一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，包括以下步骤：在试验平台上对隔离开关进行多种工况模拟试验，分别获取隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线；根据隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线，建立隔离开关对应不同工况下的典型模板；获取现场隔离开关分合过程中的力矩—时间曲线；将现场获取到的力矩—时间曲线与所述典型模板进行匹配，得到诊断结果。本发明专利技术通过采用语素向量的方式将曲线形态转换为二维数值表，根据啮合点将待诊断曲线分段并判断曲线形态是否与不同阶段典型状态模板匹配，从而实现机械状态的识别，使隔离开关的故障诊断智能化，以解决工业现场开关机械状态离散性带来的分析结果准确性缺失问题。析结果准确性缺失问题。析结果准确性缺失问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及隔离开关
，尤其涉及一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]隔离开关用量大、机械缺陷频发，但仍主要依靠人工经验判断机械状态，缺乏可成熟应用的量化参考依据，无法在有限时间内快速准确地判断隔离开关机械状态，难以满足电力系统安全稳定的发展要求。
[0003]现阶段对于GIS隔离开关机械状态监测主要分为两类：
[0004]第一类是直接检测，主要包括：
[0005](1)压力传感器
[0006]压力传感器检测法是在隔离开关触指弹簧等位置安装压力传感器，通过测量触头触指间压力大小，判断隔离开关的分合状态。该方法主要应用于敞开式隔离开关，尚无GIS的应用案例；
[0007](2)姿态传感器
[0008]姿态传感器检测法是在隔离开关每相相同位置安装姿态传感器，通过测量地电位传动部件的转动角度来判断隔离开关的分合闸状态。
[0009](3)微动行程开关
[0010]微动行程开关在线监测系统是一种将微动行程开关安装在机构上，通过机构的动作位置来判断隔离开关动触头位置的一种监测隔离开关分合位置的方法。
[0011]直接检测的方式因隔离开关处在高压大电流环境运行，在高电位引入传感器，信号线难以引出，信号受强电磁环境干扰，破坏原有结构，且易带来绝缘隐患等原因，不适用于这一对象的检测。
[0012]第二类是状态感知方法，主要包括：
[0013](1)电机电流检测
[0014]通过测量隔离开关驱动电机电流的方式对隔离开关状态进行监测，具体到隔离开关触头状态，是通过以下原理进行测算：运动过程中动静触头碰触后，电流将发生改变，将此点作为时间起点，将电流切断点作为时间终点，衡量动静触头接触后的动触头运行时间，假设电机转速不变的情况下，通过时间衡量动触头距离，通过电流的幅值变化趋势反应弹簧弹力。
[0015]其缺点是：无法反映电压与电流的相位变化关系，且不同电机型号的电机电流具有一定程度的分散性，导致电流特征表现不明显。即使在电流特征比较明显的前提下，现有诊断算法也属于物理分析方法，通过对电流包络线的分析进行缺陷分析，属于阈值判断，这种判断会造成两个问题，第一，对于不同的隔离开关该阈值设置难以直接量化，都需要专家介入，对隔离开关的运动过程完成物理分析，然后再进行阈值对应，同时，也难以适应工业现场的因开关机械状态离散性造成的阈值因开关差异而产生的差异。
[0016](2)振动信号检测
[0017]通过振动检测诊断隔离开关故障的方法，主要是通过在实验室中使用实际应用中的隔离开关设备来模拟各种机械缺陷的运行状态，使用适当的传感器来检测设备的振动信号。
[0018]其缺点是：只考虑了隔离开关在电磁力作用下的振动频率，而忽略了隔离开关本体结构的固有频率，所得出的结论难以与实测信号进行匹配。

技术实现思路

[0019]本专利技术提出一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法及系统，解决了现有技术中工业现场隔离开关缺陷诊断结果不准确等问题。
[0020]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0021]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，包括以下步骤：
[0022]在试验平台上对隔离开关进行多种工况模拟试验，分别获取隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线；
[0023]根据隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线，建立隔离开关对应不同工况下的典型模板；
[0024]获取现场隔离开关分合过程中的力矩—时间曲线；
[0025]将现场获取到的力矩—时间曲线与所述典型模板进行匹配，得到诊断结果。
[0026]作为本专利技术优选的方案，所述工况至少包括正常工作状态以及以下缺陷中的一种或多种：行程开关调试不当、三相不同期、分合闸不到位、弹簧疲劳、卡涩。
[0027]作为本专利技术优选的方案，采用语素向量描述的方式将隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线转换为语素向量表，转换方法为：
[0028]按照曲线中波峰、波谷的位置，将曲线进行分段；
[0029]定义基本语素向量Bb＝[V Is Ie Tmin Tmax]和扩展语素向量Bs＝[V I T Tl Tr]，其中，V表示语素编号，Is、Ie、Tmin、Tmax分别表示语素起点在曲线中的位置、语素终点在曲线中的位置、最小力矩值和最大力矩值；I、T、Tl、Tr分别表示语素在曲线中的位置，力矩值，左侧力矩极值，右侧力矩极值；
[0030]所述语素编号包括0、1、2、3、4，其中，0表示该段曲线为上升段，1表示该段曲线为下降段，2表示该段曲线为平滑段，3表示波峰，4表示波谷；
[0031]所述语素向量表包括多个基本语素向量和多个扩展语素向量，每个基本语素向量表征一段曲线，每个扩展语素向量表征一个波峰或波谷；
[0032]每一种工况对应一个语素向量表，所述语素向量表即为典型模板。
[0033]作为本专利技术优选的方案，将现场获取到的力矩—时间曲线转换为语素向量表，采用错位匹配的方法将转换后的语素向量表与典型模板按照语素编号进行匹配，即上升段曲线与上升段曲线对应、下降段曲线与下降段曲线对应、平滑段曲线与平滑段曲线对应。
[0034]作为本专利技术优选的方案，将转换后的语素向量表依次与多个不同工况对应的典型模板进行匹配，若语素向量表与某个典型模板匹配，则诊断结果为该典型模板对应的缺陷工况。
[0035]作为本专利技术优选的方案，语素向量表与典型模板进行匹配的方法为：
[0036]S1，提取典型模板中指定的多个语素向量作为匹配目标的条件k1，k2，
…
，kn；
[0037]S2，按时间先后顺序从语素向量表第一位向后查询符合条件k1的语素编号，找到对应的语素编号后进一步判定语素特征是否符合条件k1，若不符合，则进入步骤S3；若符合，则进入步骤S4；
[0038]S3，判断语素向量是否为语素向量表的最后一位，若不是，则返回语素向量表继续向后查询符合条件k1的语素向量；若是，则判断语素向量表与典型模板不匹配；
[0039]S4，按时间先后顺序从满足条件k1的语素向量向后查询符合条件k2的语素编号，找到对应的语素编号后进一步判定语素特征是否符合条件k2，若符合，则进入步骤S6；若不符合，则进入步骤S5；
[0040]S5，判断语素向量是否为语素向量表的最后一位，若不是，则返回语素向量表继续向后查询符合条件k2的语素向量；若是，则返回上一级符合条件k1的语素向量在语素向量表中的位置，继续向后查询符合条件k1的语素向量；
[0041]S6，按照步骤S4、S5的方法，继续向后查询符合条件k3的语素编号，直至查询完语素向量表中最后一位语素向量；若能在语素向量表中按顺序查询出符合典型模板所有条件的语素向量，则判断语素向量表与典型模板匹配，即诊断结果为该典型模板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：在试验平台上对隔离开关进行多种工况模拟试验，分别获取隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线；根据隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线，建立隔离开关对应不同工况下的典型模板；获取现场隔离开关分合过程中的力矩—时间曲线；将现场获取到的力矩—时间曲线与所述典型模板进行匹配，得到诊断结果。2.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于，所述工况至少包括正常工作状态以及以下缺陷中的一种或多种：行程开关调试不当、三相不同期、分合闸不到位、弹簧疲劳、卡涩。3.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于，采用语素向量描述的方式将隔离开关在多种不同工况下的力矩—时间曲线转换为语素向量表，转换方法为：按照曲线中波峰、波谷的位置，将曲线进行分段；定义基本语素向量Bb＝[VIsIeTminTmax]和扩展语素向量Bs＝[VITTl Tr]，其中，V表示语素编号，Is、Ie、Tmin、Tmax分别表示语素起点在曲线中的位置、语素终点在曲线中的位置、最小力矩值和最大力矩值；I、T、Tl、Tr分别表示语素在曲线中的位置，力矩值，左侧力矩极值，右侧力矩极值；所述语素编号包括0、1、2、3、4，其中，0表示该段曲线为上升段，1表示该段曲线为下降段，2表示该段曲线为平滑段，3表示波峰，4表示波谷；所述语素向量表包括多个基本语素向量和多个扩展语素向量，每个基本语素向量表征一段曲线，每个扩展语素向量表征一个波峰或波谷；每一种工况对应一个语素向量表，所述语素向量表即为典型模板。4.如权利要求3所述的一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于，将现场获取到的力矩—时间曲线转换为语素向量表，采用错位匹配的方法将转换后的语素向量表与典型模板按照语素编号进行匹配，即上升段曲线与上升段曲线对应、下降段曲线与下降段曲线对应、平滑段曲线与平滑段曲线对应。5.如权利要求4所述的一种基于模板匹配的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于，将转换后的语素向量表依次与多个不同工况对应的典型模板进行匹配，若语素向量表与某个典型模板匹配，则诊断结果为该典型模板对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮江军，何松，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：