[发明专利]一种断路器剩余使用寿命预测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于断路器技术领域，特别涉及一种断路器剩余使用寿命预测装置及方法。

背景技术

有关统计表明，一半以上的变电站维护费用是花在开关上，而其中60%又是用于断路器的小修和例行检修上;另外据统计，10%的断路器故障是由于不正确的检修所致,断路器的大修完全解体，既费时，费用也很高，可达整个断路器的1/3—1/2，而且解体和重新装配会引起很多缺陷，由此产生的事故例子更是不胜枚举。对于断路器的哪些部件(或重要元件)，运行多长时间需要更换，仍是一个争议的问题，事实上在目前比较保守的计划检修中，时常发生许多部件运行很多年后更新时仍性能良好，而由于没有及时发现，某一部件出现缺陷而导致电网事故的情况也时有发生。因此能够了解断路器的状态，减少过早或不必要的停电试验和检修，做到应修则修，就可显著提高电力系统可靠性和经济性。对开关生产企业自行研发并制造生产的一种新型户外高压交流真空断路器的电使用寿命进行预测分析，可以方便维修人员进行检修。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种断路器剩余使用寿命预测装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种断路器剩余使用寿命预测装置，包括断路器、信号采集模块、数据采集器、数据处理器、工控机和通信模块；

所述信号采集模块包括电流传感器、位移传感器、磨损检测仪、测力计传感器、角度传感器、温度传感器和湿度传感器；

电流传感器安装在断路器的静触头上，用于采集断路器的短路电流；位移传感器安装在断路器操动机构的拉杆上，用于采集断路器的使用次数；磨损检测仪安装在断路器的静触头上，用于采集断路器磨损系数；角度传感器安装在断路器驱动凸轮机构上，用于采集回转角；测力计传感器安装在断路器驱动凸轮机构上，用于采集合闸力和分闸力；温度传感器和湿度传感器分别用于采集断路器所在环境温度和湿度；

所述数据采集器用于对信号采集模块采集的信号进行AD转换；

所述数据处理器对AD转换后的信号进行数据处理；

所述通信模块用于与远方调度终端进行数据通信。

信号采集模块采集的信号输出至数据采集器的输入端，数据采集器的输出端连接数据处理器的I/O端口，工控机输入端和通信模块的输入端分别连接数据处理器的串口。

采用所述断路器剩余使用寿命预测装置进行断路器剩余使用寿命预测的方法，包括如下步骤：

步骤1：采集断路器的短路电流、使用次数、磨损系数、回转角、分闸力、合闸力、环境温度和环境湿度；

通过电流传感器采集断路器的短路电流，位移传感器采集断路器的使用次数，磨损检测仪采集磨损系数，角度传感器采集回转角，测力计传感器采集合闸力和分闸力，温度传感器和湿度传感器分别采集断路器所在环境的温度和湿度；

步骤2：对采集到的数据进行A/D转换，送至数据处理器；

步骤3：进行断路器剩余使用寿命预测；

步骤3.1：对采集的数据进行空间重构，在一个时间序列内以采集到的短路电流、使用次数、磨损系数、回转角、分闸力、合闸力、环境温度和环境湿度作为系统输入量，重构出表征断路器剩余使用寿命的非线性系统的空间；

步骤3.2：建立基于复杂网络的数学模型来描述断路器剩余使用寿命，并求解该数学模型；

步骤3.3：得到断路器剩余使用寿命预测结果；

步骤4：将断路器剩余使用寿命预测结果经通信模块发送到远方调度终端，以便维修人员及时检修。

有益效果：

本发明的断路器剩余使用寿命预测装置及方法，直接测量断路器的短路电流，使用次数，磨损系数，回转角，分闸力，合闸力，环境温度和环境湿度，并将上述参数作为输入量，利用传感器、数据采集芯片、中央处理器、工控机和无线通讯模块实现断路器使用寿命的监测。避免了传统方法建立模型和选取参数时造成的误差，并且具有输入量提取简单，精确度高，准确度好，预测效率高的特点。

附图说明

图1本发明的具体实施方式断路器剩余使用寿命预测装置工作示意图；

图2本发明的具体实施方式断路器剩余使用寿命预测装置结构框图；

图3本发明的具体实施方式数据采集器与数据处理器电路连接原理图；

图4本发明的具体实施方式断路器剩余使用寿命预测方法总流程图；

图5本发明的具体实施方式采用基于复杂网络的数学模型进行断路器剩余使用寿命预测流程图；

图6本发明的具体实施方式预测断路器剩余使用寿命曲线与实际使用寿命曲线图；