[发明专利]高压真空断路器在线监测方法及在线监测装置

说明书

技术领域

    本发明涉及一种能够在线监测高压真空断路器工作状态的装置及基于本装置实现的在线监测方法。

背景技术

高压断路器是能开断、闭合和承载运行状态的正常电流,并能在规定时间承载、闭合和开断异常电流(如短路电流)的电器设备。其工作特点是瞬时从导通状态变为绝缘状态或者瞬时从绝缘状态变为导通状态。在电力系统中,有效地运用高压断路器的控制和保护功能来保证电网的安全、可靠运行具有实际意义。高压断路器所造成的事故无论是在次数，还是在事故所造成的停电时间上都占据总量的60%以上。因此，及时了解断路器的工作状态对提高供电可靠性有决定性的意义，并可以大大减少盲目定期检修带来的资金浪费。

在高压断路器的监测问题中，由于一次线路高电压、大电流以及强磁场环境的特点，很难实现断路器的在线监测。大多数做法都是离线条件下，在一次线路上加低压、小电流的直流电源，通过在此回路上的电流或电压传感器采集断路器的分、合信号，从而判断断路器的工作状况。显然低压小直流电的环境与高压环境截然不同，这种方法只能在断路器出现明显故障的时候才能判断准确，而对断路器的在线工作情况，性能变化情况无从分析和判断。另一方面，具有耐高压、大电流的电流、电压传感器价格一般都非常昂贵，不符合产品化的要求。

发明内容

针对高压断路器在线工作时高电压、大电流不易使用传感器监测一次线路电流、电压的情况，本发明提供了一种高压真空断路器在线监测装置及基于该装置实现的在线监测方法，使用与高压断路器动触头直接相连的位移传感器采集动触头的行程信号，经过一系列的滤波与修正，计算行程曲线上的特征点，通过分析这些特征点计算出相关参数，从而能够在线判断断路器的工作情况。

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种高压真空断路器在线监测方法，包括如下步骤：

（1）    采用与断路器动触头直接连接的位移传感器采集断路器动触头的行程信号，得到断路器位移-时间曲线；

（2）    采用有限冲击响应滤波器对初始行程信号进行滤波；

（3）    对滤波数据进行修正，去除滤波器引入的相位误差；

（4）    基于滤波修正后的位移-时间曲线，利用双极值法计算得出合闸换位点和分闸换位点，并对分闸换位点进行修正；

（5）    根据步骤（4）中得到的换位点数据，计算其他关键参数，当参数超出或即将超出正常范围时，显示屏显示相应的报警或预警信息。

作为一种优选方案，所述步骤（2）的具体实现方法是：使用Kaiser窗对步骤（1）中得到的位移-时间曲线进行滤波，窗函数为                                               ，其中n、N均为整数。

作为一种优选方案，所述步骤（3）的具体实现方法是：将经过滤波环节处理后的位移-时间曲线整体平移个补偿点以消除FIR滤波器引入的信号时延。

作为一种优选方案，所述步骤（4）中合闸换位点的计算方法包括如下步骤：

（a）对经过上述处理后的位移-时间曲线进行连续两次差分，分别求出相应的速度-时间曲线和加速度-时间曲线，合闸状态下，依次找出速度-时间(v-t)曲线上相邻的极大值和极小值点对，并据此判断合闸和分闸换位点；

（b）若在极值点对所对应的加速度-时间曲线段上，加速度连续小于零的时间超过预先设定的阀值K1，且此极值点对的速度差的绝对值大于预先设定的阀值K2并且满足速度极小值为负的条件，则速度极大值所对应的时刻即为合闸换位点；

（c）若在极值点所对应的加速度-时间曲线段上，加速度连续大于零的时间超过预先设定的阀值M1，且此极值点对的速度差的绝对值大于预先设定的阀值M2，则速度极小值所对应的时刻即为分闸换位点。

作为一种优选方案，所述步骤（4）中对分闸换位点进行修正的方法是：将步骤（c）中计算出的分闸换位点减去预先设定的滞后时间差。

作为一种优选方案，所述步骤（5）中的其他关键参数包括：分闸时间、合闸时间、开距、超行程，断路器平均速度，刚合速度、刚分速度。