[发明专利]基于断路器行程信号的机械特性状态评价装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于断路器技术领域，尤其涉及一种基于断路器行程信号的机械特性状态评价装置及方法。

背景技术

高压断路器是电力系统中的重要设备之一，其运行状态直接影响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性。高压断路器主要包括机械特性、电气特性和绝缘特性三个特性，其中断路器机械特性的研究可反映80%以上的故障，因此，及时准确地掌握断路器的运行状态对于指导断路器状态检修以及提高电力系统的运行可靠性均具有重要的现实意义。

目前，高压断路器运行状态评估方法方面的研究非常少，在信号上主要采用多个信号的综合评价，但反映断路器机械特性最直接的信号是触头行程信号，其它信号都是间接信号，采用多信号的综合评价很难确定其它间接信号的权重。在方法上主要是模糊综合评价方法，该方法在一定程度上受到了主观因素的影响，特别是在建立隶属度函数时，由于人们认识事物的局限性，只能得到大致的隶属度函数，这就影响了评估结果的客观性和准确性。而在确定各评价指标权重时一般采用的是层次分析法，该方法主观性过强，无法避免人为因素的影响。因此，对高压断路器机械特性的运行状态评价方法需要进行深入的研究。

发明内容

针对现有技术中在的不足，本发明提供一种基于断路器行程信号的机械特性状态评价装置及方法，其目的是减小间接信号和主观因素的影响，提高了评价结果的准确性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于断路器行程信号的机械特性状态评价装置，包括断路器；还包括行程传感器、电压调理元件、AD转换元件、时钟元件、电源元件、中央处理单元、通讯单元和状态评价上位机。

所述的行程传感器，根据断路器安装方式的不同选用高精度的角位移传感器或直线位移传感器；该传感器的供电回路是和电压调理元件连接，其工作电压值为12V和24V两种，信号回路与AD转换元件连接，输出的电压范围为0～5V。

所述的电压调理元件，可为行程传感器供电，还可以将AD转换元件输出的5V电压转换成中央处理单元能接受的3.3V电压，并将上述两个元件相连接。

所述的AD转换元件主要由ADS8364芯片及其外围电路组成。

所述的中央处理单元主要由TMS320F28335芯片及其外围电路组成。

所述的时钟元件与中央处理单元相连接，可为AD转换元件提供采样频率。

所述的电源元件，通过中央处理单元与各元件相连接，可为整个装置提供电源。

所述的通讯单元为RS485通信接口，将中央处理单元与状态评价上位机相连接。

所述的状态评价上位机，包括数据处理模块、状态评价模块和结果显示模块；数据处理模块采用等距五点三次平滑算法；状态评价模块采用基于熵权的可拓评价算法；结果显示模块可实现评价结果的存储和显示。

基于断路器行程信号的机械特性状态评价方法，包括以下步骤：

步骤1：采集断路器触头行程信号数据；

步骤2：通过RS485通信接口将采集的数据传到上位机；

步骤3：上位机对采集的数据进行数据平滑处理；

步骤4：基于平滑处理后的数据对断路器的机械特性进行状态评价，采用基于熵权的可拓评价算法；

步骤5：存入数据库并显示，以便维修人员及时检修。

所述步骤4中，采用基于熵权的可拓评价算法，包括以下步骤：

步骤1：计算断路器反映机械特性运行状态的参数，合闸时间、分闸时间、合闸不同期性和分闸不同期性、刚合闸速度、刚分闸速度、合闸平均速度和分闸平均速度；

步骤2：建立断路器械特性运行状态评价体系；

步骤3：定义断路器械特性运行状态评价指标的相对劣化度；

步骤4：量化断路器械特性运行状态的评价指标；

步骤5：确定状态评价模型待评物元；

步骤6：确定状态评价模型经典域；

步骤7：确定状态评价模型节典域；

步骤8：基于熵权法计算评价指标权重；

步骤9：确定待评物元与各指标等级的关联度；

步骤10：子项目层物元评价；

步骤11：项目层物元评价；

步骤12：目标层物元评价；

步骤13：确定运行状态等级；

步骤14：确定运行状态的趋势。

本发明的优点及有益效果如下：