[发明专利]一种基于小波包变换与正态分布规律的断路器异常判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其涉及一种基于小波包变换与正态分布规律的断路器异常判别方法。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要的开关设备，承担着电网保护和控制的任务，其发生误动和拒动往往会引起事故或扩大事故，造成巨大的经济损失和社会影响。为实现安全稳定的供电，电网对高压断路器的可靠性提出了更高的要求。

高压断路器的运行可靠性依赖于有效的状态监测和故障诊断(异常判别)，其准确性和实用性直接影响对于断路器性能状态的判断，准确的判别会为后续的检修策略打下基础，从而科学地制定检修计划，提高设备利用率，减少维修费用，在保证可靠性的前提下实现经济运行。目前，对于高压断路器的状态监测主要依赖增加外部传感器，采用外部传感技术了解断路器内部触头、机构、绝缘等情况，这类方法需要附加测量装置，成本高，操作复杂，而且测量过程易受电磁干扰，因此在实际应用中实际推广价值并不高。

实际上，电网中设备功能的实现都是以电能传输为目的的，反映设备性能的本质是电气信号的传输性能，其任何设备性能的异常均可以由电气信号的变化得到反映。由此，提出一种只依赖于电气量测信息的高压断路器的性能异常判别方法。由于断路器正常情况下并不动作，只在线路或主要设备受到扰动或故障的情况下动作，所以用其对应的录波数据分析断路器性能是合适的。

燃弧时间是标志断路器熄弧能力的重要参数，对燃弧时间进行准确测量的关键是确定电弧的起弧时刻。目前国内外对断路器开断时间测量的研究工作大都以测量断路器开断燃弧时间的形式出现。代表性的技术如下：

其一，根据关于分合闸时间及同期的测量电路原理，搭建电路进行测量。但这种方法只适合于临时性监测。其次，利用空间磁场信号在线测定开断电流的燃弧时刻。但这种方法需要附加测量装置，成本高，操作复杂，而且测量过程易受电磁干扰，因此在实际应用中实际推广价值并不高。

本发明在录波数据中提取了燃弧时间(起弧时刻至灭弧时刻)作为表征断路器性能的特征量，由于起弧时刻的判定缺少对应的开关量(或实际开关量记录不准确)，不能直接得到，本发明采用小波包分析的方法寻找起弧时刻，用特定频段的高频分量作为表征起弧时刻的特征量，求此时刻，从而得到燃弧时间。然后，通过统计大量断路器正常燃弧时间样本，分析其正态分布规律，划定合理的正常燃弧时间范围，作为断路器异常判别的依据，完成整个断路器异常判别过程。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于小波包变换与正态分布规律的断路器异常判别方法，本发明根据小波包变换分析获得的故障特征量，统计分析断路器燃弧时间的数据，然后选择正态分布对其拟合，根据拟合的概率分布划分合理的断路器燃弧时间范围，作为断路器是否异常的判别依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于小波包变换与正态分布规律的断路器异常判别方法，根据故障录波数据分析获得的故障特征量，统计分析断路器燃弧时间的数据，利用正态分布函数对其进行拟合，根据拟合得到的概率分布划分合理的断路器燃弧时间范围，作为断路器是否异常的判别依据。

进一步的，根据小波包变换在特征频段模的极大值来判断奇异点的位置，这个奇异点就是起弧时刻。

进一步的，当电流变为零时，电弧熄灭，据此得到灭弧时刻，用灭弧时刻减去起弧时刻，便是燃弧时间。

进一步的，用正态分布对数据统计结果进行概率拟合，根据3σ原则，得到正常燃弧时间范围为正常边界值距离[μ-3σ，μ+3σ]之内。

进一步的，得到待判别的断路器燃弧时间，再依据拟合的概率分布划分合理的断路器燃弧时间范围，看燃弧时间是否在断路器合理燃弧时间范围内，判断断路器是否出现异常。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明使用了一种用于检测断路器燃弧时间的新方法，该方法通过对录波数据进行小波包变换处理，得到断路器的燃弧时间，实时性好，并且不需要配置其他装置。

同时本发明通过将得到的大量历史数据进行拟合，确定出一个正常燃弧时间范围，并对断路器是否故障进行判别，清晰直观，为断路器的故障判别提供了一种新的方法与思路。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明断路器异常判别流程图；

图2是本发明的小波包变换判别燃弧时刻图；

图3是本发明的小波包分解结构图