一种气体断路器触头接触状态判别方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种气体断路器触头接触状态判别方法、系统及设备，所述方法包括：采集气体断路器触头的振动信号；计算所述振动信号的分形盒维数；读取预先建立的数据库中预存的样本信号的分形盒维数；将所述振动信号的分形盒维数与所述数据库中样本信号的分形盒维数进行比对，得出所述气体断路器触头当前的状态。本发明专利技术提供的技术方案，通过气体断路器触头发出的振动信号，进而将振动信号转换为分形盒维数，并与数据库中样本信号的分形盒维数作对比，进而判断出所述气体断路器触头当前的状态，可以理解的是，本发明专利技术提供的技术方案，能够提升气体断路器触头接触状态的诊断效率，提高诊断效果，用户体验度好、满意度高。满意度高。满意度高。

【技术实现步骤摘要】
一种气体断路器触头接触状态判别方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及高压断路器
，具体涉及一种气体断路器触头接触状态判别方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]目前广泛应用在电力行业气体绝缘及灭弧领域的六氟化硫(SF6)气体具有严重的温室效应，其全球变暖潜能(GWP)为二氧化碳的23500倍。最近，七氟异丁腈(C4F7N)、全氟戊酮(C5F10O)气体以其优良的绝缘和环保性能获得了人们的广泛关注，已成为最具潜力的SF6替代气体。其中C4F7N的绝缘强度约为SF6的2倍，GWP不到SF6的十分之一，可以满足高压电气设备例如断路器在可靠性、小型化等方面的要求是一个非常重要而急迫的需求，同时也对实现碳达峰碳中和有着重要意义。因此，有公司已经成功研究出30.5kV新型环保气体磁柱式断路器，将逐步推广实现落地应用。
[0003]而在新型环保气体断路器中，触头系统是它的关键装置，触头系统由主触头和弧触头组成。在断路器合闸时，弧触头先合主触头后合，触头系统决定合闸过程中灭弧室内的电场分布；在断路器分闸时，主触头先分，弧触头后分，触头系统影响开断过程中气缸的初始压气量，弧触头主要承担关合和开断电流的责任。因此，气体断路器触头接触状态的好坏直接影响断路器的性能和使用寿命。
[0004]目前用于气体断路器触头接触状态判别的方法多为人工提取故障特征加模式识别的方法，这种故障诊断方法通常需要大量的先验知识、丰富的信号处理手段以及实际的经验作为支撑，但在实际的故障诊断过程中，由于故障特征提取环节较为费时，导致诊断效率不高，诊断效果差等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种气体断路器触头接触状态判别方法、系统及设备，以解决现有技术中人工判别气体断路器触头接触状态导致诊断效率不高，诊断效果差的问题。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种气体断路器触头接触状态判别方法，其特征在于，包括：
[0007]采集气体断路器触头的振动信号；
[0008]计算所述振动信号的分形盒维数；
[0009]读取预先建立的数据库中预存的样本信号的分形盒维数；
[0010]将所述振动信号的分形盒维数与所述数据库中样本信号的分形盒维数进行比对，得出所述气体断路器触头当前的状态。
[0011]优选的，所述计算所述振动信号的分形盒维数，还包括：
[0012]将所述振动信号利用局部均值算法进行分解与重构，得到去除干扰的信号；
[0013]计算所述去除干扰信号的分形盒维数。
[0014]优选的，所述将所述振动信号利用局部均值算法进行分解与重构，包括：
[0015]将所述振动信号作为原始信号x(t)，并根据所述原始信号x(t)的局部极值点，得出局部均值函数m
11
(t)；
[0016]根据所述局部极值点，计算得出局部幅值，进而得到包络估计函数a
11
(t)；
[0017]从所述原始信号x(t)中分离出局部均值函数m
11
(t)，得到信号h
11
(t)；
[0018]利用包络估计函数a
11
(t)对信号h
11
(t)进行解调，得到信号s
11
(t)，并判断信号s
11
(t)是否为纯调频函数；
[0019]若否，则将信号s
11
(t)代替原始信号x(t)重复上述迭代过程，直至得到为纯调频函数的信号s
1n
(t)；
[0020]将整个迭代过程中产生的所有局部包络函数相乘，得到包络信号a1(t)；
[0021]将所述包络信号a1(t)与所述信号s
1n
(t)相乘，得到所述原始信号x(t)的第一乘积函数PF1(t)；
[0022]从所述原始信号x(t)中将所述第一乘积函数PF1(t)分离，得到信号u1(t)，并将所述信号u1(t)代替所述原始信号x(t)重复上述过程k次，直至u
k
(t)为单调函数，所述原始信号x(t)最终被分解为
[0023]将上述乘积函数进行重构，得到重构后的信号，作为去除干扰的信号。
[0024]优选的，所述得出局部均值函数m
11
(t)，包括：
[0025]根据所述原始信号的局部极值点n
i
，计算n
i
和n
i+1
的平均值m
i
，并将所有平均值m
i
在对应极值点时刻和之间进行直线延伸，采用滑动平均法对延伸直线进行平滑处理，得到局部均值函数m
11
(t)；
[0026]所述得到包络估计函数a
11
(t)，包括：
[0027]根据所述局部极值点，计算得出局部幅值a
i
，并将所有局部幅值a
i
在对应极值点时刻和之间进行直线延伸，采用滑动平均法对延伸直线进行平滑处理，得到包络估计函数a
11
(t)。
[0028]优选的，所述将上述乘积函数进行重构，得到重构后的信号，还包括：
[0029]计算所有乘积函数与原始信号x(t)的系数，并将系数根据大小进行排序；
[0030]去除系数最大的乘积函数，取剩余乘积函数中系数大小前三的乘积函数进行重构，得到重构后的信号，作为去除干扰的信号。
[0031]优选的，所述计算所述去除干扰信号的分形盒维数，包括：
[0032]将所述去除干扰的信号的时域波形转换为二值图像，使用非零像素和背景像素填充所述二值图像；
[0033]将所述二值图像划分成预设边长ε的网格，将与所述去除干扰的信号波形相交的网格数量记为N(ε)；
[0034]在平面直角坐标系下绘制双对数曲线图logN(ε)～logN(1/ε)，用最小二乘法拟合logN(ε)和logN(1/ε)斜率，其绝对值作为所述去除干扰信号的分形盒维数。
[0035]优选的，所述的方法，还包括：
[0036]分别采集所述气体断路器触头在接触正常、接触不良、接触严重不良三种状态下
的振动信号作为样本信号；
[0037]分别计算每个样本信号的分形盒维数，并存储于数据库中。
[0038]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种气体断路器触头接触状态判别系统，包括：
[0039]信号采集模块，用于采集气体断路器触头的振动信号；
[0040]计算模块，用于计算所述振动信号的分形盒维数；
[0041]存储模块，用于存储所述数据库，所述数据库中存储有样本信号的分形盒维数；
[0042]判断模块，用于将所述振动信号的分形盒维数与所述数据库中样本信号的分形盒维数进行比对，得出所述气体断路器触头当前的状态。
[0043]根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种气体断路器触头接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体断路器触头接触状态判别方法，其特征在于，包括：采集气体断路器触头的振动信号；计算所述振动信号的分形盒维数；读取预先建立的数据库中预存的样本信号的分形盒维数；将所述振动信号的分形盒维数与所述数据库中样本信号的分形盒维数进行比对，得出所述气体断路器触头当前的状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述振动信号的分形盒维数，还包括：将所述振动信号利用局部均值算法进行分解与重构，得到去除干扰的信号；计算所述去除干扰信号的分形盒维数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述振动信号利用局部均值算法进行分解与重构，包括：将所述振动信号作为原始信号x(t)，并根据所述原始信号x(t)的局部极值点，得出局部均值函数m
11
(t)；根据所述局部极值点，计算得出局部幅值，进而得到包络估计函数a
11
(t)；从所述原始信号x(t)中分离出局部均值函数m
11
(t)，得到信号h
11
(t)；利用包络估计函数a
11
(t)对信号h
11
(t)进行解调，得到信号s
11
(t)，并判断信号s
11
(t)是否为纯调频函数；若否，则将信号s
11
(t)代替原始信号x(t)重复上述迭代过程，直至得到为纯调频函数的信号s
1n
(t)；将整个迭代过程中产生的所有局部包络函数相乘，得到包络信号a1(t)；将所述包络信号a1(t)与所述信号s
1n
(t)相乘，得到所述原始信号x(t)的第一乘积函数PF1(t)；从所述原始信号x(t)中将所述第一乘积函数PF1(t)分离，得到信号u1(t)，并将所述信号u1(t)代替所述原始信号x(t)重复上述过程k次，直至u
k
(t)为单调函数，所述原始信号x(t)最终被分解为将上述乘积函数进行重构，得到重构后的信号，作为去除干扰的信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述得出局部均值函数m
11
(t)，包括：根据所述原始信号的局部极值点n
i
，计算n
i
和n
i+1
的平均值m
i
，并将所有平均值m...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云坤，杨尚雨，彭晶，王科，赵现平，黄小龙，赵莉华，贾申利，宁文军，赵丽惠，张黎，许鑫，韩偲彬，杨伟荣，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：