1.本发明属于断路器监测技术领域，尤其涉及一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法及系统。
背景技术：2.sf6断路器是用sf6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器，具有开断能力强、开断性能好、电气寿命长、热稳定性能好、结构和维护简单等优点，广泛应用于35kv及以上电力系统中，为提高断路器运行的可靠性，需要对断路器进行必要的检查和维修。
3.发明人发现，现有的sf6高压断路器运行状态评估方法中，也存在使用气体温度计压力数据等进行断路器监测的，但是需要大量的计算过程，工作量较大，且没有考虑气体变化受负载电流大小的影响，导致监测精度较低。
技术实现要素：4.本发明为了解决上述问题，提出了一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法及系统，本发明通过断路器动作时引起的sf6气体温度变化数据，经过对温度变化数据特征提取，可直接得到机械特性参数，计算量较小，且通过sf6气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，避免了负载电流大小的影响，提高了监测精度。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供了一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，包括：
7.获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；
8.对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；
9.依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。
10.进一步的，进行特征提取时，断路器的灭弧时长等于气体温度达到最大值时对应时刻与气体温度开始升高时对应时刻的差值。
11.进一步的，气体温度达到最大值时对应时刻为电弧末次熄灭时刻，气体温度开始升高时对应时刻为电弧首次燃烧时刻。
12.进一步的，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度；以预设的参照气体温升速度除以最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积。
13.进一步的，预设的参照气体温升速度在历史监测数据中选取。
14.进一步的，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将监测的多个断路器灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度，得到每个断路器对应的最大的气体温升
速度；
15.对任意一个待修正的断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积，取所有修正后的灭弧时长的平均值作为最终的灭弧时长。
16.进一步的，对每一个断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，得到所有断路器修正后的灭弧时长；对所有断路器修正后的灭弧时长进行对比，区别最大的认定为出现故障概率最高的断路器。
17.第二方面，本发明还提供了一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测系统，包括：
18.数据采集模块，被配置为：获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；
19.计算模块，被配置为：对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；
20.修正模块，被配置为：依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。
21.第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。
22.第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
24.本发明利用断路器动作时引起的气体温度变化数据，基于对气体温度变化数据进行特征提取，可直接得到灭弧时长机械特性参数，此过程不需要过多的计算过程，计算工作量较小，且通过气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，避免了负载电流大小的影响，提高了监测精度，可以为后续的故障诊断提供精准数据，为后期检修决策提供有效参考依据。
附图说明
25.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
26.图1为本发明实施例1的方法框图；
27.图2为本发明实施例1的断路器分闸过程中sf6气体温度随时间变化曲线示例图。
具体实施方式：
28.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
29.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.实施例1：
31.高压断路器合闸过程中的机械特性参量包括合闸行程、合闸时间、合闸速度和合闸线圈电流峰值等。高压断路器分闸过程中的机械特性参量包括分闸行程、分闸时间、分闸速度和分闸线圈电流峰值等。其中断路器分合闸时间是保证断路器能够正常可靠开断(关合)的必要条件。分合闸时间短，灭弧时间就短，触点的烧损程度就小，电气寿命就长。断路器同期时间也是为了保证各相同步分断，也是为了更快的灭弧。断路器同期时间可以判断断路器分合闸相间同期性能。测量断路器分合闸时间可以及同期可以判断断路器能否正常投运。
32.断路器分、合闸过程中引起的sf6气体温度变化可以反映断路器内部的电弧放电过程，可以利用sf6气体温度变化测试断路器的机械特性，为判断断路器故障提供辅助数据。
33.如图1所示，一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，
34.包括：
35.获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；
36.对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；
37.依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。
38.本实施例中，可以利用安装在断路器触头上的温度传感器对断路器进行在线监测，以获取断路器动作时引起的sf6气体温升，数据经采集传输后进行机械特性参数提取，获取反映断路器健康状况的状态参量，可以作为后期故障诊断的数据依据，从而为检修决策做出参考依据。
39.断路器在分闸过程中，由于线路电流不能发生突变，会在触头间产生等离子体形成电弧，该电弧有很强的热效应，释放出大量热量，导致sf6气体温度上升。断路器开始分闸时形成电弧，放出的热量使得sf6气体温度开始升高；随着电弧的不断燃烧，sf6气体温度不断升高，直至电弧完全熄灭，sf6气体温度达到最大值；然后随着热量向外部的传递，sf6气体温度慢慢减小，趋于正常状态时温度；断路器分闸过程中，sf6气体压温度随时间变化曲线示例如图2所示。其中，t1为电弧首次燃烧时刻，tm为电弧末次熄灭时刻。t＝t
m-t1表示断路器的灭弧时长机械特性，可以理解的，进行特征提取时，断路器的灭弧时长等于气体温度达到最大值时对应时刻与气体温度开始升高时对应时刻的差值；气体温度达到最大值时对应时刻为电弧末次熄灭时刻，气体温度开始升高时对应时刻为电弧首次燃烧时刻。
40.本实施例中，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度；以预设的参照气体温升速度除以最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积；预设的参照气体温升速度可以在历史监测数据中选取。
41.具体的，线路负载电流越大，分闸时电弧越强烈，电弧越不易熄灭，灭弧时长也就越长；为了在机械特性评估中消除负载电流大小对灭弧时长的影响，需要引入其他变量进行修正。线路负载电流越大，分闸时电弧越强烈，单位时间内所释放出的热量也就会越大，导致sf6气体温升速度更快。因此，可以用sf6气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，以达到不同线路电流下断路器灭弧时长机械特性的对比，进而判断断路器机械特性好坏和
变化趋势。
42.本实施例中，如图2所示，可以在t1与tm之间选取三个等时间间隔δt的时间点t2、t3和t4，计算得到各个时间间隔对应的温升δt1、δt2、δt3和δt4，计算温升速度a1、a2、a3和a4；
[0043][0044]
为了充分考虑短时剧烈电弧对触电的烧蚀破坏，选取a1、a2、a3和a4中的最大值a
max
作为电弧剧烈程度的表征，对所计算得到的断路器灭弧时长机械特性进行适当修正；预设值a
参照
指作为参照对比的断路器最大温升，修正灭弧时长为：
[0045][0046]
从而实现不同线路电流下断路器机械特性的对比；可以理解的，预设值a
参照
为历史监测数据中处理并筛选出的数据。
[0047]
实施例2：
[0048]
与实施例1不同的是，本实施例中，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将监测的多个断路器灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度，得到每个断路器对应的最大的气体温升速度；
[0049]
对任意一个待修正的断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积，取所有修正后的灭弧时长的平均值作为最终的灭弧时长。
[0050]
对每一个断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，得到所有断路器修正后的灭弧时长；对所有断路器修正后的灭弧时长进行对比，区别最大的认定为出现故障概率最高的断路器。
[0051]
本实施例适用于对多个断路器进行实时监测时，不使用历史数据最为评判监测数据的情况，利用实时获取的多个断路器监测数据进行相互之间的修正，并通过对修正后的灭弧时长机械特征进行对比，实现对断路器的监测及监测结果的初步预估。
[0052]
实施例3：
[0053]
本实施例提供了一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测系统，包括：
[0054]
数据采集模块，被配置为：获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；
[0055]
计算模块，被配置为：对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；
[0056]
修正模块，被配置为：依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。
[0057]
所述系统的工作方法与实施例1的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法相同，这里不再赘述。
[0058]
实施例4：
[0059]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处
理器执行时实现了实施例1所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。
[0060]
实施例5：
[0061]
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。
[0062]
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
技术特征：1.基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，包括：获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。2.如权利要求1所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，进行特征提取时，断路器的灭弧时长等于气体温度达到最大值时对应时刻与气体温度开始升高时对应时刻的差值。3.如权利要求2所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，气体温度达到最大值时对应时刻为电弧末次熄灭时刻，气体温度开始升高时对应时刻为电弧首次燃烧时刻。4.如权利要求1所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度；以预设的参照气体温升速度除以最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积。5.如权利要求4所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，预设的参照气体温升速度在历史监测数据中选取。6.如权利要求1所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正时：将监测的多个断路器灭弧时长对应的气体温升变化曲线段，按照时间平均分为多段，计算每一段内的气体温升速度，并确定所有段内最大的气体温升速度，得到每个断路器对应的最大的气体温升速度；对任意一个待修正的断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，修正后的灭弧时长等于修正值与未修正灭弧时长的乘积，取所有修正后的灭弧时长的平均值作为最终的灭弧时长。7.如权利要求6所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法，其特征在于，对每一个断路器，分别以其他断路器的最大的气体温升速度除以待修正断路器最大的气体温升速度作为修正值，得到所有断路器修正后的灭弧时长；对所有断路器修正后的灭弧时长进行对比，区别最大的认定为出现故障概率最高的断路器。8.基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块，被配置为：获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；计算模块，被配置为：对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；修正模块，被配置为：依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长机械特性。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算
机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法的步骤。
技术总结本发明提供了一种基于分闸过程气温变化的断路器机械特性监测方法及系统，包括：获取分闸过程中断路器触头处的气体温升变化曲线；对获取的气体温升变化曲线进行特征提取，得到断路器的灭弧时长；依据获取的气体温升变化曲线，得到气体温升速度，利用气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，得到修正后的断路器的灭弧时长；本发明利用断路器动作时引起的气体温度变化数据，基于对气体温度变化数据进行特征提取，可直接得到灭弧时长机械特性参数，此过程不需要过多的计算过程，且通过气体温升速度对断路器的灭弧时长进行修正，避免了负载电流大小的影响，提高了监测精度，可以为后续的故障诊断提供精准数据，为后期检修决策提供有效参考依据。有效参考依据。有效参考依据。
技术研发人员：张若愚 陈伟坤 雷敏 葛惠阳 李宗 白志轩 石峥 吴寿山 孙昭昌 于大海 张珂
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/5
