[发明专利]一种全封闭管式母线故障率预测装置及方法

权利要求书

1.一种全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：包括信号采集模块、A/D转换器、处理器、变换电路、工控机和通信模块；

所述信号采集模块包括电压传感器、电流传感器、压力传感器和湿度测量仪；

电压传感器的输入端、电流传感器的输入端均连接至全封闭管式母线，压力传感器和湿度测量仪安装在全封闭管内，电压传感器的输出端、电流传感器的输出端、压力传感器的输出端和湿度测量仪的输出端分别连接至A/D转换器的4个不同输入端，A/D转换器的输出端连接处理器的输入端，处理器的两个输出端分别连接变换电路的输入端和通信模块的输入端，变换电路的输出端连接工控机的输入端。

2.根据权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：所述电压传感器用于采集全封闭管式母线电压。

3.根据权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：所述电流传感器用于采集全封闭管式母线电流。

4.根据权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：所述压力传感器用于采集全封闭管内气体压力。

5.根据权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：所述湿度测量仪用于采集全封闭管内湿度。

6.根据权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置，其特征在于：所述通信模块用于与远方调度终端进行数据通信。

7.采用权利要求1所述的全封闭管式母线故障率预测装置进行故障率预测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集全封闭管式母线电压、全封闭管式母线电流、全封闭管内气体压力和全封闭管内湿度；

通过电压传感器采集全封闭管式母线电压，通过电流传感器采集全封闭管式母线电流，通过压力传感器采集全封闭管内气体压力，通过湿度测量仪采集全封闭管内湿度；

步骤2：通过A/D转换器对采集到的数据进行A/D转换，并输出至处理器；

步骤3：将全封闭管式母线电压、全封闭管式母线电流、全封闭管内气体压力和全封闭管内湿度作为输入量，进行归一化处理得到状态监测量，具体步骤如下：

步骤3.1：输入量的正常状态范围为[L_min,H_max]，L_min输入量的下限值，H_max为输入量的上限值，将达到下限值L_min时为最佳状态的输入量Z归一化为状态监测量将达到上限值H_max时为最佳状态的输入量Z归一化为状态监测量r(Hmax)=1-e-(Hmax-Z)22(Hmax-Lmin)2;]]>

步骤3.2：得到归一化后的状态监测量对应于正常状态范围的临界W，该临界值为一个恒定值；

W=r(Hmax)=r(Lmin)=1-e-(Z-Lmin)22(Hmax-Lmin)2=1-e-(Hmax-Z)22(Hmax-Lmin)2=1-e-0.5;]]>

步骤3.3：当状态监测量r(L_min)<W<r(H_max)，则该状态监测量对应的输入量为正常状态范围，否则，返回步骤1；

步骤4：根据全封闭管式母线电压、全封闭管式母线电流、全封闭管内气体压力和全封闭管内湿度在全封闭管式母线中的重要程度，分别给全封闭管式母线电压、全封闭管式母线电流、全封闭管内气体压力和全封闭管内湿度分配一个权重因子w_j，对各个归一化后的状态监测量进行加权平均，分别得到各状态监测量加权平均值即全封闭管式母线总体状态评估指标，状态监测量的个数j=1,2,3,4，r_j是第j个状态监测量Z归一化后得到的监测值，x的值在0和1之间，全封闭管式母线总体状态评估指标x越大表示故障率越大；

步骤5：建立全封闭管式母线总体状态评估指标x与故障率λ之间的函数关系即全封闭管式母线故障率其中,Ω_A、Ω_B和Ω_C均为故障率系数；

步骤6：获取长度为L_i的全封闭管式母线线路在某时间段内发生的绝缘故障的次数f_i，计算该长度为L_i的全封闭管式母线线路的总体状态评估指标即状态评估量将与f_i构成的数据对按的升序进行排列并将这些数据对划分为包含有一个或多个数据对的数据段，数据段内的均值来表示该数据段内全封闭管式母线线路的状态，每个数据段内的全封闭管式母线状态评估量的均值和全封闭管式母线故障率的均值分别表示如下：

x‾=Σi=1ngx^i/ng]]>

λ(x)‾=Σi=1ngfi/Σi=1ngLi]]>

其中，n_g为第g个数据段内的和f_i构成的数据对的数目；

步骤7：根据各全封闭管式母线线路的全封闭管式母线状态评估量的均值和各全封闭管式母线线路的全封闭管式母线故障率的均值利用非线性最小二乘法估计出全封闭管式母线总体状态评估指标x与全封闭管式母线故障率的函数关系中的故障率系数Ω_A、Ω_B和Ω_C；

步骤8：根据全封闭管式母线总体状态评估指标预测当前全封闭管式母线线路的母线故障率，即全封闭管式母线故障率λ(x)乘以全封闭管式母线线路的总体长度；

步骤9：将预测得到的全封闭管式母线线路的母线故障率经变换电路传输至工控机，同时通过通信模块发送至远方调度终端，以便维修人员进行检修。