高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓斷路器故障檢測技術(shù)，尤其設(shè)及一種高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障在線監(jiān) 測裝置及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)變電站每年都會(huì)發(fā)生10kV、35kV高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障引起的拒分或拒 合現(xiàn)象導(dǎo)致故障越級，擴(kuò)大停電范圍，給單位和社會(huì)帶來了大量經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。 由于該故障具有設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)展速度較快的特點(diǎn)，一般為1到2年就會(huì)出現(xiàn)，而現(xiàn)有技術(shù) 中采用的斷路器周期性預(yù)防試驗(yàn)，一般為3到6年進(jìn)行，因此不能夠完全控制該類故障的發(fā) 生。另外，在各網(wǎng)區(qū)220kV斷路器的BLK型彈黃操動(dòng)機(jī)構(gòu)頻繁出現(xiàn)合后即分故障，在事件調(diào) 查過程中因?yàn)橛珊系椒值臅r(shí)間差相當(dāng)短，一般只有十幾毫秒，現(xiàn)有技術(shù)在調(diào)取測控報(bào)文時(shí) 發(fā)現(xiàn)存在時(shí)差問題，導(dǎo)致保護(hù)及開關(guān)動(dòng)作情況順序顛倒，造成不能正確判斷故障原因，進(jìn)而 引起故障的重復(fù)發(fā)生。由于各變電站的直流系統(tǒng)分布較廣，時(shí)常出現(xiàn)因在斷路器間隔中直 流接地引起斷路器拒動(dòng)現(xiàn)象，可能引起電磁鐵線圈通電時(shí)間過長，導(dǎo)致線圈應(yīng)間短路故障。 而上述運(yùn)些故障，在現(xiàn)有技術(shù)中沒有得到解決。另外，現(xiàn)有的斷路器在線監(jiān)測裝置只針對 分、合閩速度、時(shí)間、同期性及真空度進(jìn)行監(jiān)測，且所用霍爾電流傳感器抗干擾能力差，測量 數(shù)據(jù)極不穩(wěn)定，完全不能達(dá)到監(jiān)測斷路器故障的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測 方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，不能有效監(jiān)測高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障等技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案：
[0005] -種高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障在線監(jiān)測裝置，它包括控制器，分閩霍爾電流互感器、合 閩霍爾電流互感器和高壓斷路器輔助開關(guān)的常開觸點(diǎn)與控制器導(dǎo)線連接，控制器與顯示終 端連接。
[0006] 所述控制器為STC12C5A60S2型采樣計(jì)算單片機(jī)，所述顯示終端為19264液晶顯示 屏。
[0007] 所述分閩霍爾電流互感器和合閩霍爾電流互感器的穿屯、孔分別穿過分閩回路連 接線和合閩回路連接線；所述分閩霍爾電流互感器和合閩霍爾電流互感器外部均采用金屬 屏蔽層覆蓋。
[0008] 所述的高壓斷路器機(jī)構(gòu)故障在線監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，它包括：
[0009] 步驟1、數(shù)據(jù)采集，采樣計(jì)算單片機(jī)通過分、合閩霍爾電流互感器分別對分、合閩線 圈流過的電流信號W0. 5ms的采樣周期進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)電流數(shù)據(jù)；
[0010] 步驟2、對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；
[0011] 步驟3、對高壓斷路器機(jī)構(gòu)直流接地故障和電磁鐵線圈應(yīng)間短路故障進(jìn)行判斷；
[0012] 步驟4、對高壓斷路器機(jī)構(gòu)分閩脫扣器不能合閩保持引起的斷路器"合后即分"故 障進(jìn)行判斷；
[0013] 步驟5、對高壓斷路器機(jī)構(gòu)復(fù)位彈黃變形導(dǎo)致鐵忍不能復(fù)位的故障進(jìn)行判斷；
[0014] 步驟6、對高壓斷路器機(jī)構(gòu)脫扣器卡澀故障進(jìn)行判斷；
[0015] 步驟7、對電磁鐵鐵忍卡澀故障進(jìn)行判斷。
[0016] 步驟2所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，它包括：
[0017] 鐵忍動(dòng)作時(shí)刻t。的計(jì)算：
[0018] 第一步、針對一次監(jiān)測獲得的電流數(shù)據(jù)計(jì)算出電磁鐵線圈最大電流Im。、；
[0019] 第二步、在獲得的電流數(shù)據(jù)中，捜尋出第一個(gè)大于等于0. 1A的電流值，其序號記 為n〇，
[0020] 第Ξ步、從η。開始向后選取5個(gè)電流值，利用正比例形式的回歸方程進(jìn)行回歸得 到：
[00引]y = 0 (η-η〇)
[0022] 式中：y表示回歸方程的預(yù)報(bào)值，對應(yīng)于
β表示回歸系數(shù)；η表示電 流數(shù)據(jù)的序號；
[0023] 第四步、從儲(chǔ)存器中提取電流值Ii，12，，，Iw(N表示電流值的總個(gè)數(shù)），找出使 L-Mn-n。）I> 0. 3成立的最小η值，I。表示儲(chǔ)存器中的第η個(gè)電流值，記為η1。那么
[0024] tc= (η ι_η。）Δ τ，
[00巧]式中Δτ表示采樣間隔時(shí)間；
[0026] 電流歸零時(shí)刻的計(jì)算：從存儲(chǔ)的電流數(shù)據(jù)中按IW，Iw1，...Ii的順序找到最后 一個(gè)小于0. 1A的電流值所對應(yīng)的序號rud，根據(jù)公式tc"d=(nc"d-n")A τ得到電流歸零時(shí) 刻tsnd的值；
[0027] 鐵忍碰著脫口板時(shí)刻td的計(jì)算：
[002引第一步、按Iw，Iw1，...Ii的順序，捜尋使得11mex-i」<0.1成立的第一個(gè)電流值，I。 表示儲(chǔ)存器中的第η個(gè)電流值，其序號記為Π2;
[0029] 第二步、捜尋序號從ni+3,ni為t。時(shí)刻電流值對應(yīng)的序號；到η2之間的最小電流 值，其序號記為叫；
[0030] 第Ξ步、通過公式td=(η3-η。）Δτ，計(jì)算出鐵忍碰著脫口板時(shí)刻td的值。
[0031] 步驟3所述對高壓斷路器機(jī)構(gòu)直流接地故障和電磁鐵線圈應(yīng)間短路故障進(jìn)行判 斷，其判斷方法包括：
[0032] 第一步、計(jì)算電磁鐵線圈最大電流Im。、
[0033]
[0034] 式中：1似表示電流采樣值中第k個(gè)最大值；
[0035] 第二步、收集1000次W上無故障情況下的電流波形數(shù)據(jù)，得到電磁鐵線圈最大電 流im。、的統(tǒng)計(jì)特征：均值μ，、標(biāo)準(zhǔn)差0和分布函數(shù)，然后通過概率公式
[003引 ρ(Ιι《Imax《If) = 1-α，
[0037] 得到：
[0038] Ii=μ+ζ。/2。
[0039] If=μ+ζ1?！┅?'
[0040]
[00川式中：1康示最大電流Imax的下闊值；I廣示最大電流Imax的上闊值； P(Ii《Imax《Ir)表示最大電流Imax的概率；α是置信水平；Z。/2表示正態(tài)分布的-^分位 L 數(shù)；Zi。/2表示正態(tài)分布的I分位數(shù)；
[0042] 第Ξ步、監(jiān)測一個(gè)完整的動(dòng)作電流波形數(shù)據(jù)得到的電磁鐵線圈最大電流Im。、，當(dāng) Im。對1則判定為直流接地故障；當(dāng)1。。、〉1,則判定為線圈應(yīng)間短路故障；
[0043] 第四步、在直流接地故障下根據(jù)公式Uhtt=RJm。、計(jì)算出電磁鐵線圈兩端實(shí)際輸 入電壓，式中：R。為線圈銘牌上的阻值；
[0044] 第五步、當(dāng)電磁鐵線圈兩端實(shí)際輸入電壓Uf。。,小于143V則為嚴(yán)重直流接地故障， 發(fā)出緊急停電檢修報(bào)警；當(dāng)電磁鐵線圈兩端實(shí)際輸入電壓Uf。。,大于等于143V則為輕度直 流接地故障，發(fā)出允許在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行檢修的報(bào)警信息；
[0045] 第六步、在應(yīng)間短路故障下，根據(jù)公式Rhtt=U/Im。、計(jì)算出電磁鐵線圈實(shí)際電阻， 式中：U=DC220V表示通入線圈的直流電壓；
[004引第屯步、當(dāng)電磁鐵線圈實(shí)際電阻Rf。。,小于0. 8R。，則發(fā)出電磁鐵線圈嚴(yán)重短路報(bào) 警，需要停電更換電磁鐵線圈；當(dāng)電磁鐵線圈實(shí)際電阻Rf。。,大于等于0.8R。，則發(fā)出電磁鐵 線圈異常報(bào)警，提示需要加強(qiáng)監(jiān)視。
[0047] 步驟4所述對高壓斷路器機(jī)構(gòu)分閩脫扣器不能合閩保持引起的斷路器"合后即 分"故障進(jìn)行判斷，其判斷方法為：在合閩線圈電流出現(xiàn)后的100msW內(nèi)未檢測到分閩線圈 電流；且在合閩線圈電流出現(xiàn)后的100msW內(nèi)檢測到斷路器輔助開關(guān)的開關(guān)量信號有合和 分信號，且合信號在分信號之前出現(xiàn)，則判定為高壓斷路器機(jī)構(gòu)分閩脫扣器不能合閩保持 引起的斷路器"合后即分"故障。步驟5所述對高壓斷路器機(jī)構(gòu)復(fù)位彈黃變形導(dǎo)致鐵忍不 能復(fù)位的故障進(jìn)行判斷，其判斷方法包括：
[004引第一步、通過公式
計(jì)算電能指標(biāo)E，式中：Δτ是采樣時(shí) 間間隔，
良示從t。到t擁刻中記錄的電流值個(gè)數(shù)；I似表示采樣器中儲(chǔ)存 的第k個(gè)電流值，t。為鐵忍動(dòng)作時(shí)刻，td為鐵忍碰著脫口板時(shí)刻；
[0049] 第二步、通過收集1000次W上無故障情況下的電流波形數(shù)據(jù)，得到電能指標(biāo)E的 統(tǒng)計(jì)特征：均值μ3,標(biāo)準(zhǔn)差0 3和分布函數(shù)，通過概率公式
[0050] Ρ化《巧=1-口，
[005。 得到：
[0052]Ει=μ3+Ζ。σ3，
[005引式中：El表示電能指標(biāo)Ε的下闊值；Ρ巧1《巧表示電能指標(biāo)Ε的概率；α是置信 水平；Ζ。表示正態(tài)分布的α分位數(shù)；
[0054] 第Ξ步、收集1000次W上無故障情況下的電流波形數(shù)據(jù)，得到電流歸零的時(shí)刻 的統(tǒng)計(jì)特征：均值μ2,標(biāo)準(zhǔn)差0 2和分布函數(shù)，然后通過概率公式
[005引 P(tlend《tend《化end) = 1- 口，
[005引 得到：
[0057] tlend=μ2+Z0/2 0 2
[0058] 1：rend=y2+Zi。/2〇 2 '
[0059]
[0060] 式中：tlend表示電流歸零的時(shí)刻tend的下闊值；tTe?？凳倦娏鳉w零的時(shí)刻tend上闊 值；P(tl。。d《t。。d《tr。。d)表示電流歸零的時(shí)刻t。。d的概率；α是置信水平；z。/2表示正態(tài) 分布的^分位數(shù)；Zi。/2表不正態(tài)分布的1-7^·分位數(shù)； ''厶' jL
[006。 第四步、對于一次監(jiān)測數(shù)據(jù)中得到的E和t。。,，當(dāng)E〉Ei且t。。/化。4則斷路器具有復(fù) 位彈黃不能復(fù)位的故障，并發(fā)出復(fù)位彈黃不能復(fù)位的報(bào)警。
[0062] 步驟6所述對高壓斷路器機(jī)構(gòu)脫扣器卡澀故障進(jìn)行判斷，其判斷方法包括：
[0063]第一步、利用統(tǒng)計(jì)方法回歸出電流歸零時(shí)刻和分、合閩最小動(dòng)作電壓Umi。之間 的回歸方程：
[0064] Umin-U〇=βi(ten<rtend〇) + 0〇
[00財(cái)式中：β。，e1為回歸系數(shù)；U。為非故障情況下的分、合閩最小動(dòng)作電壓；tend。為非 故障情況下的電流歸零時(shí)刻；
[0066] 第二步、對于一次監(jiān)測數(shù)據(jù)得到的電流歸零時(shí)刻t。。,，當(dāng)tr。。/*。。擁，則斷路器未 發(fā)生高壓斷路器機(jī)構(gòu)脫扣器卡澀故障；
[0067] 第Ξ步、當(dāng)脫扣器卡澀故障時(shí)，通過回歸方程山。=βi(te"d-te"J+P〇+U。得到此 時(shí)的分、合閩最低動(dòng)作電壓；第四步、合閩最低動(dòng)作電壓山。大于176V則發(fā)出合閩最低動(dòng)作 電壓超標(biāo)報(bào)警，提示檢修；當(dāng)分閩最低動(dòng)作電壓山。大于143V則發(fā)出分閩最低動(dòng)作電壓超 標(biāo)報(bào)警，提示檢修。
[0068] 步驟7所述對電磁鐵鐵忍卡澀故障進(jìn)行判斷，其判斷方法包括：第一步、計(jì)算電能 指標(biāo)E;
[006引第二步、利用統(tǒng)計(jì)方法回歸出分、合閩最小動(dòng)作電壓山。和電能指標(biāo)E之間的回歸 方程：
[0070]山。-11。=β2炬斗。)+ 0 3，
[00