基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法技术

本发明专利技术基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其步骤为：a、对真空断路器进行L次检测，专家对评估指标进行权重确定，建立权重矩阵、参考权重序列，求得专家权重序列与参考权重序列间的距离，进而求得各个指标的主观权重；b、计算各评估指标检测值比重、熵值，并利用所得数据进行客观权重的确定；c、利用已得到的主观权重和客观权重求得评估指标的组合权重；d、对超出失效阈值的指标进行修正，得到失效后的权重值；e、通过计算评估指标检测值到各等级理想区间的距离来进行综合评估；f、利用健康值来定量描述真空断路器健康状态。该方法能评估出不同健康状态等级下真空断路器在不同阶段的性能表现。

Health state assessment method of vacuum circuit breaker based on combination weighting method

【技术实现步骤摘要】
基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法
本专利技术具体涉及一种基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态评估方法。
技术介绍
27.5kv真空断路器具有灭弧能力强、绝缘强度高、无污染、体积小、使用和维护方便等优点，是牵引供电系统中应用最为广泛的开关设备，其主要作用是根据牵引供电系统运行需要，将电气设备、线路投入或退出运行，以及切断系统故障部分，降低停电范围、保护电气设备不受损。作为牵引供电系统中重要的开关设备，当27.5kv真空断路器发生故障时，会导致线路、设备受损以及电能损失，严重时会造成电力事故，接触网大面积停电，影响机车的正常运行。因此，需要对27.5kv真空断路器进行健康状态的评估，以提高电气设备的稳定性和安全性。如现有技术CN106371008A，专利技术名称为一种开关柜真空断路器寿命评估方法，基于统计断路器在失效时放电量大小对真空断路器寿命评估方法。该方法通过统计某一型号的真空断路器在放电失效时的放电量数据，建立基于Weibull分布下的真空断路器寿命评估模型，利用极大似然函数对Weibull函数中未知参数进行求解，借助MATLAB对极大似然函数进行迭代求解，最后将该解带入Weibull分布中，得到关于真空断路器的寿命评估曲线，根据放电量监测信息对真空断路器寿命进行及时评估，及时反映开关柜真空断路器运行状态。目前对于27.5kv真空断路器健康状态的判断往往只依赖单一性能指标，未能综合考虑多个性能指标，评估结果不具全面性，准确性也有待考量。另外，在服役期间，真空断路器的健康状态会随着服役时间的增加而不断劣化。受外界机械或电气因素影响，真空断路器的健康状态也会发生不同程度的变化。以往的评估结果一般是与预设阈值进行对比得出，仅能作出“正常”与“故障”这两种判断，对27.5kv真空断路器的劣化过程缺乏整体性把握。因此亟需开展对27.5kv真空断路器的健康状态的评估方法研究，精确判断真空断路器的健康状态，以便及时更换设备，避免造成巨大经济损失。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态综合评估方法，该方法能评估出不同健康状况下的真空断路器不同阶段的性能表现，并能揭示出27.5kv真空断路器对牵引供电系统正常运行的影响程度，进而能够更有效地提高电气设备的可靠性，降低其故障频率，提高整个牵引供电系统稳定性。本专利技术实现其专利技术目的，所采用的技术方案是：基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态综合评估方法，包括以下步骤：步骤1，首先以固定周期对27.5kv真空断路器振动信号、电寿命、真空度和隔离触头温度四项评估指标进行共L次检测，收集每次检测各项评估指标的数据；步骤2，27.5kv真空断路器评估指标主观权重的确定步骤21，设由n位专家分别对振动信号等四项评估指标进行权重确定，给出各专家主观上对各项评估指标的权重值，并将专家对各指标给出的权重值利用矩阵形式表示如下：其中，分别表示振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度对应的专家权重序列，分别表示第m位专家对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度确定的权重；步骤22，从权重矩阵中选取最大的权重值作为n位专家的参考权重值，建立参考权重序列：其中第1位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（1），以此类推，第n位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（n）;步骤23，分别计算四项评估指标的专家权重序列与参考权重序列之间的距离：其中表示第k个专家对第i项评估指标给出的权重值，表示参考权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；步骤24，根据各评估指标专家权重序列与参考权重序列距离求解各个指标的主观权重，并将求解后的数据进行归一化处理，得到处理后的主观权重：其中，表示第i项指标的主观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；步骤3，进行27.5kv真空断路器评估指标客观权重的确定步骤31，在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，分别计算四项评估指标的检测值比重：其中，为第i项评估指标的第j次检测值占该项指标检测值之和的比重，是第i项评估指标的第j次检测值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标，L是对真空断路器的总检测次数；步骤32，根据检测值比重计算四项评估指标的熵值：步骤33，根据已计算出的四项评估指标的熵值分别计算四项评估指标的熵权，即客观权重：其中，表示第i项指标的客观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；步骤4，在计算得到主观权重与客观权重后，可分别计算出各项评估指标的组合权重：其中，表示第i项评估指标的组合权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；步骤5，针对单项或多项评估指标超出失效阈值的情况，定义失效权重修正系数对各项评估指标的组合权重进行修正，具体表达式如下：其中，表示第i项指标的第j次检测值对应的失效权重修正系数，i=1,2,3,4；表示第j次检测值；表示第i项指标的失效阈值；利用失效权重修正系数对组合权重进行修正，得到27.5kv真空断路器失效后的权重值为：其中，表示第i项指标的失效权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；步骤6，对各项样本评估指标数据进行标准化处理，若为成本型指标数据，则处理方式为：；若为效益型指标数据，则处理方式为：；其中，表示第i项指标的标准化值，表示第i项指标检测数据，i=1,2,3,4；表示该项指标的最优临界值，表示该项指标的最差临界值；步骤7，进行27.5kv真空断路器进行定性的综合评估，具体步骤如下：步骤71，对27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，得到评估指标检测值向量为：其中，为第j次检测中第i项评估指标检测值的标准化值，i=1,2,3,4，分别代表振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度；步骤72，将每一健康状态等级对应的指标值区间构造成理想区间向量，记为：其中，表示第t个健康状态等级的理想区间向量，为第i项评估指标的第t个健康状态等级对应的数值区间，，，分别对应健康、亚健康、注意、异常和严重异常；分别为第t等级区间对应的左右端点，g3、计算检测值到各等级理想区间的距离：其中为第j次检测中第i项评估指标到第t个健康区间的距离；其中的具体计算方法为：g3.1、当t=1时，即第i项评估指标到健康区间的距离为：g3.2、当时，即第j项评估指标到亚健康或注意区间的距离为：g3.3、当时，即第j项评估指标到异常区间的距离为：...

【技术保护点】
1.基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，用于27.5kv的真空断路器，包括以下步骤：对真空断路器进行

【技术特征摘要】
1.基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，用于27.5kv的真空断路器，包括以下步骤：对真空断路器进行L次检测，收集各评估指标的数据；进行真空断路器评估指标主观权重的确定；进行真空断路器评估指标客观权重的确定；利用主观权重和客观权重求得真空断路器评估指标组合权重；对超出失效阀值的指标进行修正，得到失效后的权重值；进行真空断路器健康状态的综合评估；利用健康值来定量描述真空断路器健康状态；所述评估指标包括振动信号、电寿命、真空度和隔离触头温度，其特征在于：评估指标主观权重的确定具体为：
1）设由n位专家分别对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标进行权重确定，给出各专家主观上对各项评估指标的权重值，并将专家对各指标给出的权重值利用矩阵形式表示如下：






其中，分别表示振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度对应的专家权重序列，分别表示第m位专家对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度确定的权重，m小于等于n；
2）从权重矩阵中选取最大的权重值作为n位专家的参考权重值，建立参考权重序列：



其中第1位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（1），以此类推，第n位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（n）;
3）分别计算四项评估指标的专家权重序列与参考权重序列之间的距离：



其中表示第k个专家对第i项评估指标给出的权重值，表示参考权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标；
4）根据各评估指标专家权重序列与参考权重序列距离计算各个指标的主观权重，并将求解后的数据进行归一化处理，得到处理后的主观权重：



其中，表示第i项指标的主观权重，i=1,2,3,4分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标。


2.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：进行评估指标客观权重的确定具体为：
1）在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，分别计算四项评估指标的检测值比重：



其中，为第i项评估指标的第j次检测值占该项指标检测值之和的比重，是第i项评估指标的第j次检测值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标，L是对真空断路器的总检测次数；
2）根据检测值比重计算四项评估指标的熵值：



3）根据已计算出的四项评估指标的熵值分别计算四项评估指标的熵权，即客观权重：



其中，表示第i项指标的客观权重，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，唐琛，余家华，潘卫国，郭小敏，林圣，冯玎，何正友，
申请(专利权)人：通号长沙轨道交通控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43