一種基于加速度變量監(jiān)測的斷路器機械故障診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)斷路器機械故障診斷方法，尤其是一種基于加速度變量 監(jiān)測的斷路器機械故障診斷方法。
【背景技術】
[0002] 斷路器作為保護電力系統(tǒng)的重要設備，它的可靠性與穩(wěn)定性對電網(wǎng)安全具有重要 意義。因斷路器機械部分零部件多，加之機械部位動作頻繁，造成故障概率很大。
[0003] 斷路器運動特性主要包括操動機構、傳動機構等機械部件和控制及電源回路等方 面，掌握其運行狀態(tài)是實現(xiàn)斷路器故障診斷的基礎，對斷路器的運動特性狀態(tài)評估方法的 研究具有重要的理論和工程意義。
[0004] 現(xiàn)有技術中，對于高壓斷路器機械故障的診斷中，監(jiān)測的參數(shù)主要有:分合閘線圈 電流、觸頭行程、整機振動等信號；相應的故障診斷方法有:行程-時間分析法、分合閘線圈 電流分析法、振動信號分析法等。上述診斷方法至少存在以下技術問題：
[0005] (1)行程-時間分析法:通常通過計算分閘、合閘過程中間80%行程的平均速度來 評估故障情況，應用簡單，但由于采用了簡單的算術平均，而不是對于斷路器運動特性瞬態(tài) 變化進行監(jiān)測，對于某一行程點上出現(xiàn)的卡澀等故障表現(xiàn)不敏感，而且大行程范圍的平均 速度不能準確反映具體某段行程上機械故障的嚴重程度，容易漏判故障。
[0006] (2)分合閘線圈電流分析法:線圈電流波形分析法目前還存在分合閘線圈電流波 形測量結果欠精確、只能在停電例行試驗中同步進行而不能實時監(jiān)測等問題，有待于后續(xù) 進一步試驗和研究。目前該方法只能作為判斷斷路器機械缺陷的一個參考，要準確判斷斷 路器是否存在缺陷和其缺陷類型還需根據(jù)各種試驗數(shù)據(jù)綜合判斷。
[0007] (3)振動信號分析法:斷路器操作過程中由于零部件的碰撞或摩擦產生機械振動， 這些機械振動經過斷路器零部件組成的傳播路徑后傳到振動傳感器的位置，使得測到的信 號與振源信號之間存在差別;此外振動信號在實際測量中存在反射，使測得的振動信號在 時間上發(fā)生混疊，影響判斷;還有就是振動信號為瞬變、非周期信號，實踐證明振動信號特 征事件起始時間點和幅值的分散性較大，可重復性較差;振動模式識別的經典算法如小波 變換算法等耗時較多，影響機械故障診斷時效。
[0008] 綜上所述，現(xiàn)有技術方案對于斷路器運動特性并沒有進行直接的瞬態(tài)監(jiān)測，存在 難以實現(xiàn)對于機械故障的瞬態(tài)評估和快速診斷識別的問題。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種基于加速度變量監(jiān)測的斷路器機械故 障診斷方法，采用本發(fā)明的方法進行基于加速度變量監(jiān)測的斷路器機械故障診斷，可對斷 路器運動特性進行直接監(jiān)測，大大提高斷路器機械故障診斷的快速和瞬態(tài)識別效率。
[0010] 解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
[0011] -種基于加速度變量監(jiān)測的斷路器機械故障診斷方法，其特征是包括如下步驟：
[0012] 步驟一:檢測獲取斷路器動觸頭的運動加速度；
[0013] 步驟二:對加速度信號進行濾波消噪；
[0014] 步驟三:一級評估一一急動度評估:對急動度即加速度變化的快慢進行監(jiān)測，當急 動度超過設定閾值時，啟動加速度變化量評估；
[0015] 步驟四：二級評估一一加速度變化量評估：以急動度超過設定閾值的時刻為起點， 對一定時間內的加速度變化量與預先設定的閾值比較，決定是否診斷為機械故障。
[0016] 所述的步驟一的加速度傳感器具有動態(tài)響應能力并安裝在斷路器動觸頭的絕緣 拉桿上。
[0017] 所述的步驟二通過抗混疊濾波器對進行濾波消噪。
[0018] 所述的步驟三具體為:設加速度信號采樣周期為At，取前η個加速度信號采樣周 期（譬如η = 5)內的加速度變化量平均值
4基準值，急動度的高低限閾值 設為基準值的雙向偏差± 50m/ s_:。
[0019] 所述的步驟四具體為：以急動度超過設定閾值后的η個加速度信號采樣周期(譬如 η = 5)內的加速度變化量平均
進行計算，與預先設定的閾值比較；
[0020] 優(yōu)選的，可以取急動度超限前η個加速度信號采樣周期(譬如η = 5)內的加速度變 化量平均彳
基準值，設定加速度變化量的閾值為基準值的±20%偏差； 當加速度變化量超限時，可判定為出現(xiàn)了較為嚴重的機械故障。
[0021] 有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點：
[0022] 本發(fā)明通過測量斷路器動觸頭的運動加速度，對斷路器運動特性進行直接的瞬態(tài) 監(jiān)測;并通過急動度和加速度變化量進行二級遞進評估對故障進行快速識別，提高對于機 械故障診斷的快速性和瞬態(tài)識別效率的效果。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例的流程圖；
[0024]圖2a為斷路器的合閘和分閘過程的運動參數(shù)示意圖之一(行程-時間曲線）；
[0025] 圖2b為斷路器的合閘和分閘過程的運動參數(shù)示意圖之一(速度-時間曲線）；
[0026] 圖2c為斷路器的合閘和分閘過程的運動參數(shù)示意圖之一(加速度-時間曲線）；
[0027] 圖2d為斷路器的合閘和分閘過程的運動參數(shù)示意圖之一(急動度-時間曲線）；
[0028] 圖3a為斷路器合閘過程中間行程機械卡澀故障的診斷評估分析示意圖之一(加速 度)；
[0029] 圖3b為斷路器合閘過程中間行程機械卡澀故障的診斷評估分析示意圖之一(急動 度)；
[0030]圖4a為斷路器分閘過程中間行程絕緣拉桿斷裂故障的診斷評估分析示意圖之一 (加速度）；
[0031]圖4b為斷路器分閘過程中間行程絕緣拉桿斷裂故障的診斷評估分析示意圖之二 (急動度）。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖用實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033] 本發(fā)明的基于加速度變量監(jiān)測的斷路器機械故障診斷方法的實施例，參考圖1，包 括如下步驟：
[0034]步驟S101:檢測獲取斷路器動觸頭的運動加速度
[0035]優(yōu)選地，可以通過在斷路器動觸頭的絕緣拉桿上加裝具有動態(tài)響應能力的加速度 傳感器來測取斷路器動觸頭的運動加速度。
[0036]步驟S102:對加速度信號進行濾波消噪
[0037] 優(yōu)選地，為了消除斷路器工作現(xiàn)場的電磁干擾等雜波對于加速度信號的影響，可 以通過抗混疊濾波器對進行信號處理。
[0038] 步驟S103: -級評估一一急動度評估:對急動度即加速度變化的快慢進行監(jiān)測，當 急動度超過設定閾值時，啟動步驟S104加速度變化量評估。
[0039] 從動力學理論分析可知，由于斷路器動觸頭及其絕緣拉桿等部件的運動形式為基 本無附加轉動的剛體平行移動，在進