一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法技术

本发明专利技术涉及电力设备故障监测技术领域，具体公开了一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，包括以下步骤：步骤1，安装于真空断路器的角位移传感器实时采集角度数据，并得到角度变化曲线；步骤2，绘制真空断路器的操作机构在分闸位置和合闸位置之间的运行轨迹图；步骤3，根据角度数据和运行轨迹图，利用三角形几何关系计算得到操作机构的触头的行程，并绘制出合闸行程曲线和分闸行程曲线；步骤4，基于合闸行程曲线和分闸行程曲线计算机械特性参数。本发明专利技术基于三角形几何关系即可计算得到操作机构的触头的行程，得到行程曲线，继而基于行程曲线获得机械特性参数，不仅计算过程简单，而且安全可靠。而且安全可靠。而且安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法


[0001]本专利技术涉及电力设备故障监测
，尤其涉及一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法。

技术介绍

[0002]开关柜（switchgear）是一种电气设备，其主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。断路器是开关柜中的重要部件，对断路器的机械性能进行监测及维护是保障开关柜安全运行的重要手段。
[0003]当前的断路器机械特性监测方法大多采用离线监测方法，即在断路器出厂前，对断路器合、分闸速度、合分闸时间等机械特性进行一次性监测，还有少数采用在断路器真空泡内安装直线位移传感器，将合闸回路、分闸回路、储能回路接入监测装置，实现在线监测的技术。离线监测方法的缺点是无法对断路器后期的使用进行跟踪监测分析，而直线位移传感器方案的缺点是传感器安装难度高，并且改变了断路器的原有结构设计，可能会破坏断路器真空泡的真空度，将分合闸回路接入监测装置存在一定安全隐患，属于侵入式设计。申请号为201910821330.X的中国专利技术提供了一种断路器机械特性测试装置及方法，该方法可以实现非侵入式在线监测，但是该方法依赖于高精度图像，不仅计算过程复杂，而且监测结果的准确度依赖于图像的精度，而图像易受环境和天气影响，因此可靠性不高。

技术实现思路

[0004]为了改善现有在线监测技术存在的计算过程复杂的缺陷，提供一新的在线监测方法，即10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，既能降低运算过程的复杂度，又能提高可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术：一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，包括以下步骤：步骤1，安装于真空断路器的角位移传感器实时采集角度数据，并得到角度变化曲线；步骤2，绘制真空断路器的操作机构在分闸位置和合闸位置之间的运行轨迹图；步骤3，根据角度数据和运行轨迹图，利用三角形几何关系计算得到操作机构的触头的行程，并绘制出合闸行程曲线和分闸行程曲线；步骤4，基于合闸行程曲线和分闸行程曲线计算机械特性参数。
[0006]上述方案中，通过绘制操作机构真实的运行轨迹图，然后由三角形几何关系计算触头的行程，得到行程曲线，再基于行程曲线计算机械特性参数。一方面，该方案仅需要简单地进行三角形几何关系计算，计算量少，且难度小，无需编制复杂的算法代码；另一方面，机械特性参数是基于行程曲线而获得，而行程曲线是根据操作机构真实的运行轨迹而得到，因此最终所得的机械特性参数准确度高，而且机械特性参数只与操作机构的真实运动有关，不受环境、天气、光照等因素的影响，因此所得参数的可靠性高。
[0007]所述真空断路器的操作机构为四连杆结构，所述步骤2中，绘制运行轨迹图时，定义四连杆结构中5个端点的分闸位置分别为A、B、C、D、E，5个端点的合闸位置分别为A、B'、C'、D、E'，∠BAB'为分闸位置到合闸位置的转动角度，也是合闸位置运动到分闸位置的转动角度，通过角位移传感器测得，线段EE'在竖直方向上的投影s即为触头的行程。
[0008]四连杆结构的操作机构是普遍采用的断路器结构，该结构的操作机构在分闸与合闸运动过程中，有两个端点是固定的，由此为基于三角形几何关系计算行程提供了技术支持，使得计算过程更加简便、可靠。
[0009]步骤3中，触头的行程通过以下公式计算获得：，α=β
‑
∠DEE'，，，∠EDE'=∠C'DC，∠C'DC=∠ADC'
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∠CDA，∠ADC' =∠ADB'+∠B'DC'，，，，，，；其中，线段AB、线段BC、线段CD、线段DE、线段X、线段Y、∠BAC、∠BAD、β均为已知定值，β为线段DE与竖直方向的夹角，线段X是线段AD在水平方向的投影，线段Y是线段AD在竖直方向上的投影，AB=AB'、BC= B'C'、CD=C'D、DE=DE'。
[0010]线段AB、线段BC、线段CD、线段DE分别表示四连杆结构的四段连杆的长度，该长度由操作机构的物理参数可得，以水平方向和竖直方向做参考进行投影，更有利于构建三角几何关系，继而更简化整体运算过程，降低运算复杂度。
[0011]所述机械特性参数包括合闸速度和分闸速度；所述步骤4中，基于合闸行程曲线和分闸行程曲线计算机械特性参数，包括：取合闸行程曲线中的两个点，获得两个点之间的时间差和距离差，合闸速度；取分闸行程曲线中的两个点，获得两个点之间的时间差和距离差，分闸速度。
[0012]上述方案中，每次分闸、合闸都可以得到对应的速度值，由边缘网关对其进行记录，并根据速度的历史记录值绘制速度变化曲线，继而得出速度变化趋势，预判是否发生故障，继而保障断路器安全运行。
[0013]还包括步骤：电流传感器实时采集电流数据，并得到电流曲线，从电流曲线中获得电流参数。
[0014]上述方案中，通过同时布置电流传感器以实时采集电流数据并录波，基于电流波形数据获取合闸峰值电流、合闸时间、分闸峰值电流、分闸时间、储能电流、储能时间等机械特性参数，丰富了监测变量，更有利于促进断路器安全可靠运行。
[0015]还包括步骤：将计算出的机械特性参数与对应的设定阈值做比较，如果计算出的机械特性参数超过设定阈值，则发出报警信号。
[0016]上述方案中，将断路器出厂试验报告中的相关参数的范围设定为报警阀值，当计算出的参数超过阀值时，生成相应的报警信号，不仅可以实现机械特性参数实时监测，还可以实现及时告警，以便于及时进行故障处理，进一步保障断路器安全可靠运行。
[0017]与现有技术相比，本专利技术方法不仅计算量少，降低了算法编制难度，而且最终所得的机械特性参数准确度高，且不受环境、天气、光照等因素的影响，可靠性高，为断路器长期安全可靠运行提供了保障。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为实施例中10kV真空断路器的机械特性在线监测系统的组成框图。
[0020]图2为实施例中角位移传感器的安装示意图。
[0021]图3为实施例中10kV真空断路器的机械特性在线监测方法的流程图。
[0022]图4为四连杆结构在分闸位置和合闸位置之间的运行轨迹图。
[0023]图5a为合闸过程所得曲线图。
[0024]图5b为分闸过程所得曲线图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，安装于真空断路器的角位移传感器实时采集角度数据，并得到角度变化曲线；步骤2，绘制真空断路器的操作机构在分闸位置和合闸位置之间的运行轨迹图；步骤3，根据角度数据和运行轨迹图，利用三角形几何关系计算得到操作机构的触头的行程，并绘制出合闸行程曲线和分闸行程曲线；步骤4，基于合闸行程曲线和分闸行程曲线计算机械特性参数。2.根据权利要求1所述的10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，其特征在于，所述真空断路器的操作机构为四连杆结构，所述步骤2中，绘制运行轨迹图时，定义四连杆结构中5个端点的分闸位置分别为A、B、C、D、E，5个端点的合闸位置分别为A、B'、C'、D、E'，∠BAB'为分闸位置到合闸位置的转动角度，也是合闸位置到分闸位置的转动角度，通过角位移传感器测得，线段EE'在竖直方向上的投影s即为触头的行程。3.根据权利要求2所述的10kV真空断路器的机械特性在线监测方法，其特征在于，步骤3中，触头的行程通过以下公式计算获得：，α=β
‑
∠DEE'，，，∠EDE'=∠C'DC，∠C'DC=∠ADC'

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，王怀庆，李佳梦，赵文，刘世旭，张爱宝，
申请(专利权)人：成都特智汇能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：