一种断路器控制回路故障在线监测预警方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种断路器控制回路故障在线监测预警方法及装置，涉及电路断路器测试技术领域；方法包括监测预警，装置包括监测预警模块，采用中值滤波方法对获得的断路器电流数据进行预处理，获得中值滤波后的数据曲线，通过阈值分割算法对中值滤波后的数据曲线进行分割，通过计算中值滤波后的数据曲线的轮廓面积来判断是否存在故障风险并统计该曲线上故障点的个数和特征，然后与典型故障信息进行对比并判断风险等级；通过监测预警的步骤，实现了断路器控制回路故障在线监测预警。了断路器控制回路故障在线监测预警。了断路器控制回路故障在线监测预警。

【技术实现步骤摘要】
一种断路器控制回路故障在线监测预警方法及装置


[0001]本专利技术涉及电路断路器测试
，尤其涉及一种断路器控制回路故障在线监测预警方法及装置。

技术介绍

[0002]变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所，在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。
[0003]断路器是指能关合、承载、开断正常回路条件下的电流；在规定的时间内承载规定的过电流，并能关合和开断在异常回路条件(如各种短路条件)下的电流的机械开关装置。
[0004]断路器是用来连接电网、控制电网设备与线路通断，送出或断开负荷电流，切除故障的重要设备，其控制回路尤为重要。断路器控制回路是连接一次设备和二次设备的桥梁，通过其可实现二次设备对一次设备的操控，实现低压设备对高压设备的控制。断路器控制回路故障属于紧急缺陷，有可能导致断路器拒动和误动，严重影响电网运行，需要尽快消除。
[0005]断路器控制回路的基本要求之一：断路器的跳、合闸电路只允许直流回路短时接通，操作完毕后应立即自动地切断。
[0006]由于断路器操作机构的合闸线圈与跳闸线圈均按短时220伏直流通电设计，在操作过程中若控制回路中的直流线圈匝间绝缘故障造成操动机构拒动，造成通电时间延长，可能会烧毁合闸线圈或跳闸线圈，造成严重后果。目前，针对上述情况的技术措施缺失，造成重大安全隐患。
[0007]检索式为TACD_ALL:(断路器AND线圈AND电流AND时间AND特征AND小波AND导数AND极值)，获得较为接近的现有技术方案如下。
[0008]申请公布号为CN109188258A，名称为基于振电结合的高压断路器特征提取及分类方法，以下简称对比文件1。包括步骤：1)数据采集；2)特征向量提取；包括分合闸线圈电流信号特征提取和振动信号特征提取；3)模式识别；提取每种状态m组数据，作为训练样本；剩余数据作为测试样本；采用SVM进行分类识别，通过对训练集样本进行训练得到训练模型，将测试集数据输入训练模型中进行计算，得到分类结果。本技术方案通过线圈电流曲线与振动信号相结合的方式，能够准确而全面地反映操作机构的运行状况，并快速准确的判断操作机构的故障类型。
[0009]专利技术人认真研读对比文件1后认识到：该技术方案将振动和电流信号的时间参数作为特征向量，利用支持向量机SVM对断路器故障类型进行分类。能够较全面的反应断路器状态，SVM对于振电信号具有较好的分类效果，对于高压断路器的机械故障识别具有有效性和实用性。
[0010]授权公告号为CN107219457B，名称为基于操作附件电流的框架式断路器故障诊断及程度评估方法，以下简称对比文件2。该方法首先判断待诊断及评估断路器的工作阶段，
所述工作阶段包括储能阶段、合闸阶段和分闸阶段，然后利用储能电机电流对储能阶段进行故障诊断、利用合闸线圈电流对合闸阶段进行故障诊断及程度评估和利用分闸线圈电流对分闸阶段进行故障诊断及程度评估；分别检测框架式断路器在储能阶段中的储能电机电流信号、合闸阶段中的合闸线圈电流信号以及分闸阶段中的分闸线圈电流信号，同时结合多核支持向量机进行故障诊断，在当诊断出故障需要进行故障程度评估时，通过故障程度特性曲线能够准确的进行故障程度的判定。
[0011]专利技术人认真研读对比文件2后认识到：该技术方案基于操作附件的交流电信号的处理方式，与传统的直流分析方式不同，操作附件交流信号为电信号，稳定性更好，能更加准确的反映操作附件产生的任何细微变化，且不易受外界干扰，特征提取方式多样化，由于现有对于断路器的故障诊断都是针对于高压断路器，其操作附件中各种线圈均使用直流供电，其中研究对象框架式断路器为低压断路器，为交流电压供电；故障诊断方式选择利用基于遗传算法的多核支持向量机，有效解决了传统单核支持向量机的核函数选择问题，故障诊断可靠性较高，具有较强的工程实用性；提出了故障程度定量评估方法，而不是单纯的判断故障有无以及故障定位，同时克服了现有的故障程度定性分析不准确的问题。
[0012]其突出的实质性特点是：针对框架式断路器故障诊断及程度评估的实际需要，构建了完整的基于操作附件电流的断路器故障诊断及程度评估方式。采用非侵入式的测量方式对断路器状态变化敏感的操作附件电流进行检测，可方便快捷地利用断路器信号采集系统；在对电流信号进行处理时，采用交流电信号的方式，特征提取方式多样化，将局部特征与全局特征相结合有效避免了现有对直流信号处理中故障特征不足的问题；利用基于遗传算法的多核支持向量机进行故障诊断，有效的解决了单核支持向量机的核函数选择以及参数确定问题；针对断路器储能、合闸和分闸阶段中在已诊断出故障的基础上需要继续进行故障程度评估的问题，对不同的故障构造了不同的故障程度特性曲线，依据此故障程度特性曲线，可以完成对应故障的定量评估，不仅解决了故障诊断技术中只能进行故障定位的问题，还解决了现有的故障程度研究不能定量分析的问题。其基于操作附件电流的框架式断路器故障诊断及程度评估方法的显著进步是：不仅对断路器故障类型进行识别，还对断路器发生的故障程度进行定量评估分析，能够帮助检修人员更好的掌握断路器的机械故障损伤程度，有效指导设备维护。以断路器动作过程中包含丰富机械特性信息的电流信号作为数据来源，将断路器的储能电机以及分合闸线圈的电气连接线穿过电流传感器即可完成对电流信号的测量，不需要破坏断路器本体结构，实现了对框架式断路器非侵入式的状态检测。所用的电流信号均为交流信号，不仅可以进行时域分析，还可以进行时频域特征分析，即完成时域内电流信号关键时间、幅值的故障特征提取，体现了电流信号的局部特征，同时进行时频域内能量矩特征提取，体现了电流信号的全局特征，将局部特征与全局特征相结合，能够更好的反映电流信号的微弱变化。采用基于遗传算法确定权值系数的多核支持向量机对断路器的工作状态进行识别，解决了单核支持向量机中当样本规模很大、样本特征包含异构信息、样本不平坦分布等时不能取得良好的识别效果的问题，提高了智能诊断算法的准确性。在故障程度特性曲线构造的过程中，每个故障下不同的故障程度都需要建立故障程度评估指标来进行描述，故障程度评估指标也是通过对不同故障程度下电流信号进行特征提取获得，统一将能量矩相对熵作为故障程度评估指标，该故障程度评估指标能够反映两信号能谱值的概率分布之间的差异。通过对故障程度与故障程度特征指标之间
的关系建立故障程度特性曲线，该故障程度特性曲线能够对故障程度评估范围内的任意程度的故障进行评估分析，相较于目前故障程度研究中仅对特定的故障程度进行有序识别来说，由定性转为定量，故障程度评估准确性有了显著的提升。
[0013]结合上述两篇专利文献和现有的技术方案，专利技术人希望找到一种新的技术路线实现断路器控制回路故障在线监测预警，以便拥有自主知识产权。
[0014]现有技术问题及思考：
[0015]如何解决断路器控制回路故障在线监测预警的技术问题。

技术实现思路

[0016]本专利技术所要解决的技术问题是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断路器控制回路故障在线监测预警方法，其特征在于：包括监测预警的步骤，采用中值滤波方法对获得的断路器电流数据进行预处理，获得中值滤波后的数据曲线，通过阈值分割算法对中值滤波后的数据曲线进行分割，通过计算中值滤波后的数据曲线的轮廓面积来判断是否存在故障风险并统计该曲线上故障点的个数和特征，然后与典型故障信息进行对比并判断风险等级。2.根据权利要求1所述的一种断路器控制回路故障在线监测预警方法，其特征在于：还包括升级的步骤，采用卷积神经网络算法对数据曲线进行自学习，不断更新故障样板。3.根据权利要求2所述的一种断路器控制回路故障在线监测预警方法，其特征在于：在升级的步骤中，所述卷积神经网络算法为MobileNet_SSD网络的数据检测算法，采用特征金字塔，在特征图上进行预测。4.根据权利要求3所述的一种断路器控制回路故障在线监测预警方法及装置，其特征在于：在升级的步骤中，MobileNet_SSD网络包括相互连接的MobileNet网络和SSD网络。5.一种断路器控制回路故障在线监测预警装置，其特征在于：包括监测预警模块，用于采用中值滤波方法对获得的断路器电流数据进行预处理，获得中值滤波后的数据曲线，通过阈值分割算法对中值滤波后的数据曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭雷，晋志明，何信宇，贺梦天，张润涛，张贤，黄毅斌，韩松毅，宋博言，徐常津，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：