[发明专利]一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法

说明书

本发明提出了一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法，通过采集断路器开合过程中的振动信号和多种电信号，能够实现对断路器的全面监测，根据振动信号和电信号的特性分别采用Wiener过程和SVR支持向量机模型进行数据处理，充分利用了Wiener过程适合处理由不断累积磨损导致产品失效的非单调退化过程的优点，以及SVR支持向量机模型适合处理高维空间特征的优点；最后采用动态加权算法，为每个模型分别赋予权值并可随时修正，实现了模型间的灵活高效融合，实现了断路器全面可靠评估和预测，提高了断路器电寿命预测和健康状态评估的准确性。

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，具体而言，涉及一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法。

背景技术

断路器作为输配电中重要的一次设备，其发生故障将会造成重大损失，为及时准确了解继电保护装置的运行状态，不仅需要对智能变电站继电保护装置进行状态评估，还需要对其进行寿命预测，以保证智能变电站稳定运行。寿命预测可以准确地知道设备的剩余寿命，不仅能够极大的提高断路器的可靠性，避免故障发生，同时能够有效降低停机时间，减少维修周期，从而降低成本，并且在此基础上可以及时有效的开展检修工作，防患于未然，为运维检修工作人员提供参考，实现智能变电站安全、可靠运行。

长期以来，对于断路器的寿命预测都是监测其运行期间的电压、电流信号，缺乏对断路器开断过程中产生的振动信号和电弧信号的监控。例如：公开号为CN106371008A的中国专利公开了一种开关柜真空断路器寿命评估方法，该方法通过统计某一型号的真空断路器在放电失效时的放电量数据，建立基于Weibull分布下的真空断路器寿命评估模型，利用极大似然函数对Weibull函数中未知参数进行迭代求解，最后将该解带入Weibull分布中，得到关于真空断路器的寿命评估曲线，根据放电量检测信息对真空断路器评估曲线，根据放电量监测信息对真空断路器寿命进行及时评估。上述方案的缺陷是：通过断路器绝缘状态信息来反映断路器的运行状态和寿命，由于其监控因素单一，预测结果容易受到电磁干扰、温湿度、灰尘、振动等外界因素的干扰，降低了断路器寿命评估的准确性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法，解决了现有技术中，监控因素单一，断路器寿命评估准确性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法，包括如下步骤：采集断路器开合过程中的振动信号和电信号，所述电信号包括电弧电流信号、电弧电压信号、三相电流信号和三相电压信号；提取所述振动信号和电信号的特征指标，并对所述特征指标进行相关度分析，选取相关系数高于设定阈值的特征指标作为显著特征；对所述振动信号和电信号的显著特征进行PCA降维处理，生成与两者对应的振动退化指标和电退化指标；采用标准布朗运动驱动的Wiener过程对所述振动退化指标进行分析，建立剩余寿命概率密度函数，将概率密度取得最大值对应的时间作为所述断路器的第一剩余寿命；将所述电退化指标输入训练完成的SVR支持向量机模型中，获得所述断路器的第二剩余寿命；采用动态加权算法，赋予所述断路器的第一剩余寿命和第二剩余寿命不同权值，并进行加权求和获得所述断路器的最终剩余寿命。

作为优选方案，所述特征指标包括时域特征和频域特征，所述时域特征包括峰峰值、均方根值、峭度、波形因子、裕度因子和电弧能量，所述频域特征包括重心频率、均方频率、均方根频率和频率方差。

作为优选方案，所述电弧能量为在燃弧时间内对电弧电流信号和电弧电压信号进行积分的值；所述燃弧时间的计算过程包括：采用多元线性回归对电弧电流信号进行拟合，获得电弧电流预测值，并与电弧电流实际值进行对比，获得电流畸变量；若所述电流畸变量大于设定阈值P1时，则当前时间点为电弧开始时刻；若所述电弧电流实际值小于设定阈值P2时，则当前时间点为电弧结束时刻；所述电弧开始时刻与电弧结束时刻的时间差为燃弧时间。

作为优选方案，所述相关系数的计算公式如下：