[发明专利]断路器灭弧室电寿命监测方法及其燃弧电流起始时刻判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统测量监测领域，具体为断路器灭弧室电寿命监测方法及其燃弧电流起始时刻判断方法。

背景技术

由于真空断路器在配电网中的普遍应用，要想真正达到少检修、少事故，对于真空断路器的寿命监测判断是必不可少的。真空断路器的寿命参数一般分为3个方面：机械寿命、存储寿命和电寿命。真空断路器的机械寿命一般可达1万次至10万次；目前符合国家标准的真空断路器其存储寿命长达15指20年。而一般应用中，真正决定真空断路器的使用寿命的是其电寿命参数，电寿命是指断路器在额定短路电流状态下的开断次数，而现有的真空断路器的电寿命仅为数十次。随着真空断路器在使用过程中断路器因多次开断导致金属触头的电磨损，金属触头会逐渐消耗，动作电流越大则磨损越大，当磨损过大时，断路器就不能正常工作，真空灭弧室失效，电弧不能断开，灭弧室可能因此而爆炸造成重大事故。因此，既要能够减少检修的次数又要保障电力系统的安全运行，能够提供一种实时监测真空断路器电寿命，预测剩余电寿命是相当必要的。

断路器的燃弧时间对电寿命的结果影响较大，一般情况下熄弧时间可通过开断电流的过零点确定，关键是问题这种方法不能准确地获得各相触头的起弧时刻，只能根据开断电流瞬时变化的特点确定，随机性大。现有技术中还存在如下处理方法：①采用触头开合辅助节点信号，结合开断电流确定，但由于辅助节点有动作延时且辅助触点的动作时间分散性大，从而不能有效准确确定燃弧起始时间。②利用磁场信号确定燃弧起始时间，但其忽略了三相的不同期性。多台高压断路器同时操作或相继操作时，磁场信号出现重叠，难以确定哪个磁场探头接受的信号是所需要的；高压断路器合闸时也会产生高频电磁辐射，将可能启动触发电路，误累计为开断电流。③高压断路器触头在分开时，相电流发生突变，此时频率变化显著，这时对电流信号进行高速采样，利用软件算法对各相电流信号分析处理，可以发现产生电流突变的时刻，以此来求取分闸时间、燃弧时间及高压断路器三相的同期性，但是如果是开断故障电流，由于故障电流的频率变化没有规律，因而采用软件算法，无法准确判断故障开断电流的燃弧时刻。通过将第四种方法结合第一和二方法，在假设三个辅助接点延时特性相同的条件下，利用辅助节点计算出三相不同期时间，利用磁场信号确定首开相起弧时间，虽然能够精确地获得各相燃弧时间。但这种方法适用性差，还需额外的磁场传感器，增加了监测量。⑤利用分闸线圈最大电流出现时刻为起弧时刻，忽略三相的不同期性和将触头的超程运行时间作为燃弧时间，不能有效的计算每相电弧能量且要求开断电流与分闸线圈电流同步采样。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种适应性好，操作简单，判断精确的断路器灭弧室电寿命监测方法及其燃弧电流起始时刻判断方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明断路器燃弧电流起始时刻判断方法，包括如下步骤，

步骤一，断路器在线运行时，通过各断口灭弧室传动输入端上设置的力传感器采集各相对应的力值信号；

步骤二，通过对力值信号的分析得到对应相的力值突变时刻；

步骤三，通过离线测量出每一相的刚分时刻，得到对应相的刚分时刻与力值突变时刻的时间差，将该时间差作为该相的修正因子；

步骤四，断路器在线运行时，根据采集到的在线力值突变时刻减去修正因子，得到断路器燃弧电流起始时刻。

本发明断路器灭弧室电寿命监测方法，包括如下步骤，

步骤1，确定断路器每相燃弧电流起始时刻；

1.1断路器在线运行时，通过各断口灭弧室传动输入端上设置的力传感器采集各相对应的力值信号，并分析得到对应相的力值突变时刻；

1.2通过离线测量出断路器每一相的刚分时刻，得到对应相的刚分时刻与力值突变时刻的时间差，将该时间差作为该相的修正因子；

1.3断路器在线运行时，根据采集到的在线力值突变时刻减去修正因子，得到断路器燃弧电流起始时刻；

步骤2，断路器在线运行时，采集每相的保护电流信号，确定断路器每相燃弧电流的终止时刻，从而得到每相燃弧电流的持续时间；

步骤3，采用计及燃弧时间的开断电流加权累计法，分别累计三相触头各自的电磨损情况，同时根据燃弧电流的持续时间计算每相每次开断电流的电磨损量；

步骤4，当判断每相每次开断电流的电磨损量不小于每相触头开断电流累计电弧能量的报警值时，给出报警信号。

优选的，步骤3中，计及燃弧时间的开断电流加权累计法中通过如下公式得到单相单次开断电流电弧能量；