一种高压断路器性能评估方法技术

本发明专利技术公开了一种高压断路器性能评估方法，包括以下步骤：步骤S1、采集高压断路器在正常状态下分闸和合闸过程中的电流和振动信号；步骤S2、提取电流信号的极值点t0；步骤S3、计算振动信号的短时功熵比；步骤S4、将振动信号的短时功熵比进行阈值处理，得到振动事件动作时间参数t1、t2、t3；步骤S5、根据振动事件动作时间参数与电流极值点时间计算得到时间差；步骤S6、采集高压断路器在其他运行状态下的电流和振动信号，提取时间差并与正常状态进行对比，根据误差评估高压断路器性能。本发明专利技术能够改进现有技术的不足，可以在线检测高压断路器的性能，方便快捷，保证供电可靠性。保证供电可靠性。保证供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压断路器性能评估方法


[0001]本专利技术涉及电力设备故障诊断
，尤其是一种高压断路器性能评估方法。

技术介绍

[0002]高压断路器在电力系统中起到重要的保护和控制作用，对高压断路器进行性能检测与评估，对于提高供电可靠性、保障民生等具有重要意义。对于高压断路器的性能检测，传统的测试方法属于离线检测，这种检测需要对断路器断电，利用高压开关测试仪等设备测试分合闸线圈电流、动触头行程曲线，根据测试结果评估高压断路器的性能。随技术的发展，开发出高压断路器的在线检测方法，目前现有的高压断路器健康状态在线监测方法严重依赖于样本库的构建，需要大量的测试样本，但在实际应用过程中，由于诸多条件的限制，无法采集足够的测试数据构建成理想的样本库。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高压断路器性能评估方法，能够解决现有技术的不足，可以在线检测高压断路器的性能，方便快捷，保证供电可靠性。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。
[0005]一种高压断路器性能评估方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、采集高压断路器在正常状态下分闸和合闸过程中的电流和振动信号；
[0007]步骤S2、提取电流信号的极值点t0；
[0008]步骤S3、计算振动信号的短时功熵比；
[0009]步骤S4、将振动信号的短时功熵比进行阈值处理，得到振动事件动作时间参数t1、t2、t3；
[0010]步骤S5、根据振动事件动作时间参数与电流极值点时间计算得到时间差；
[0011]步骤S6、采集高压断路器在其他运行状态下的电流和振动信号，提取时间差并与正常状态进行对比，根据误差评估高压断路器性能。
[0012]作为优选，步骤S1中，通过霍尔传感器和加速度传感器分别采集高压断路器分闸和合闸过程中的电流和振动信号，霍尔传感器穿过分合闸线圈，加速度传感器安装在断路器的操作机构本体上。
[0013]作为优选，步骤S3中，对振动信号进行分帧处理，采用滑动加窗方法将振动信号分为多个重叠的帧数值信号，对于加窗分帧处理后得到的第i帧信号x
i
(m)，经过快速傅里叶变换后得到f
k
，Y
i
(k)是与之对应的能量谱，然后通过计算谱概率密度函数、短时谱熵和短时功率，最后得到短时功熵比。
[0014]作为优选，步骤S3中，帧数值信号为y
i
(n)＝ω(n)*x((i
‑
1)*inc+n)，其中x(i)为原始振动信号，n＝1，2，...L，i＝1，2，...fn，L为帧长，inc为帧移长度，fn为分帧后的总帧
数，ω(n)为矩形窗函数，
[0015]作为优选，步骤S3中，
[0016]谱概率密度函数
[0017]短时谱熵
[0018]短时功率
[0019]短时功熵比PEF(i)＝ln(1+|PE
i
/H
i
|)。
[0020]作为优选，步骤S4中，阈值Det的计算过程为，
[0021]Me＝max{PEF(i)}
[0022][0023]Det＝a
×
(Me
‑
eth)+eth；
[0024]其中a为阈值系数；将计算得到的短时功熵比与阈值进行对比，超过阈值的时刻即为断路器操作机构动作发生时刻。
[0025]作为优选，步骤S5中，时间差为，
[0026]Δt1＝t1‑
t0[0027]Δt2＝t2‑
t0[0028]Δt3＝t3‑
t1。
[0029]作为优选，步骤S6中，误差具体计算步骤如下，
[0030][0031][0032][0033]作为优选，步骤S6中，高压断路器的故障判断标准为，
[0034]当Y1≥10％时，判定为线圈烧毁或卡涩；
[0035]当Y2≥10％时，判定为操作机构润滑不良；
[0036]当时，判定为合闸弹簧疲劳；
[0037]当时，判定为分闸弹簧疲劳。
[0038]采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本专利技术通过了一种从电流和振动信号中提取参数评估高压断路器性能方法，通过采集高压断路器分合闸线圈的电流和操作机构振动信号后，提取电流信号的发生时刻点，然后利用短时功熵比处理振动信号获取振动事件时间参数，通过与正常状态下的时间差
△
t对比即可判断高压断路器的性能状况。相比于其他现有的模式识别类算法，本专利技术独创的设计了短时功率和短时功熵比的计算方法，以及误差计算和判定方法，不需要大量的测试样本，仅需采集一组正常正常状态下的电流和振动信号作为标准即可判断高压断路器性能，极大提高性能评估效率，解决了因难以获取大量测试样本使得现有技术无法推广的问题，所提方法具有计算快捷、推广应用方便的特点。
附图说明
[0039]图1是本专利技术的总体流程图。
[0040]图2是本专利技术实施例的时间参数提取结果。
具体实施方式
[0041]参照图1，本专利技术的一个具体实施方式包括以下步骤：
[0042]步骤S1、通过霍尔传感器和加速度传感器分别采集高压断路器分闸和合闸过程中的电流和振动信号，霍尔传感器穿过分合闸线圈，加速度传感器安装在断路器的操作机构本体上；
[0043]步骤S2、提取电流信号的极值点t0；
[0044]步骤S3、计算振动信号的短时功熵比；具体为，
[0045]对振动信号进行分帧处理，采用滑动加窗方法将振动信号分为多个重叠的帧数值信号，帧数值信号为y
i
(n)＝ω(n)*x((i
‑
1)*inc+n)，其中x(i)为原始振动信号，n＝1，2，...L，i＝1，2，...fn，L为帧长，inc为帧移长度，fn为分帧后的总帧数，ω(n)为矩形窗函数，
[0046]对于加窗分帧处理后得到的第i帧信号x
i
(m)，经过快速傅里叶变换后得到f
k
，Y
i
(k)是与之对应的能量谱，然后通过计算谱概率密度函数、短时谱熵和短时功率，最后得到短时功熵比；
[0047]谱概率密度函数
[0048]短时谱熵
[0049]短时功率
[0050]短时功熵比PEF(i)＝ln(1+|PE
i
/H
i
|)；
[0051]步骤S4、将振动信号的短时功熵比进行阈值处理，得到振动事件动作时间参数t1、t2、t3；阈值Det的计算过程为，
[0052]Me＝max{PEF(i)}
[0053][0054]Det＝a
×
(Me
‑
eth)+eth；
[0055]其中a为阈值系数；将计算得到的短时功熵比与阈值进行对比，超过阈值的时刻即为断路器操作机构动作发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压断路器性能评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1、采集高压断路器在正常状态下分闸和合闸过程中的电流和振动信号；步骤S2、提取电流信号的极值点t0；步骤S3、计算振动信号的短时功熵比；步骤S4、将振动信号的短时功熵比进行阈值处理，得到振动事件动作时间参数t1、t2、t3；步骤S5、根据振动事件动作时间参数与电流极值点时间计算得到时间差；步骤S6、采集高压断路器在其他运行状态下的电流和振动信号，提取时间差并与正常状态进行对比，根据误差评估高压断路器性能。2.根据权利要求1所述的高压断路器性能评估方法，其特征在于：步骤S1中，通过霍尔传感器和加速度传感器分别采集高压断路器分闸和合闸过程中的电流和振动信号，霍尔传感器穿过分合闸线圈，加速度传感器安装在断路器的操作机构本体上。3.根据权利要求1所述的高压断路器性能评估方法，其特征在于：步骤S3中，对振动信号进行分帧处理，采用滑动加窗方法将振动信号分为多个重叠的帧数值信号，对于加窗分帧处理后得到的第i帧信号x
i
(m)，经过快速傅里叶变换后得到f
k
，Y
i
(k)是与之对应的能量谱，然后通过计算谱概率密度函数、短时谱熵和短时功率，最后得到短时功熵比。4.根据权利要求3所述的高压断路器性能评估方法，其特征在于：步骤S3中，帧数值信号为y
i
(n)＝ω(n)*x((i
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：豆龙江，曹倩，李文杰，万书亭，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：