一种跌落式熔断器的风偏工况熔断识别方法及系统与流程

本发明涉及故障预测与健康管理。更具体地，本发明涉及一种跌落式熔断器的风偏工况熔断识别方法及系统。

背景技术：

1、跌落式熔断器通常设置于配电线路或者配电变压器的保护支路中，当流经熔丝的故障电流达到相应动作条件后，熔丝发生电气动作，熔断器机构解除对熔管的机械约束，熔管由正常闭合位置向跌落后的开断位置运动；因此，熔管姿态变化能够反映跌落式熔断器的机械状态。

2、现有跌落式熔断器状态检测可以利用位置开关、角度传感器等装置检测熔管位置或者姿态，也可以检测熔断器所在支路的电流状态，并根据熔管位置、熔管姿态或者支路电流的组合关系判断熔断状态；部分检测方式还将风速等环境量作为辅助判断条件。

3、跌落式熔断器安装于户外环境时，熔管在机械约束未释放的情况下也会受到风载作用，并随风速、风向以及熔断器安装方向之间的关系产生偏转或者摆动；因而，同一熔管姿态变化在不同风偏工况下具有不同的机械状态含义，采用固定姿态阈值进行判断时，正常风致姿态变化可能与机械约束释放后的姿态变化发生混淆。

4、另一方面，仅检测熔断支路中出现过电流也不能直接确定熔丝已经完成电气动作，熔丝的动作受电流幅值及持续作用时间共同影响，故障电流在达到相应动作时间以前结束时，虽然支路中出现较大电流，仍不能据此确定熔丝已经动作；与此同时，强风或者其他机械因素也可能使熔管发生机械释放，因此，仅有机械姿态变化同样不能确定该机械释放由熔丝电气动作引起。

技术实现思路

1、为解决上述在风载能够引起正常受约束熔管姿态变化、且机械释放还可能由非熔丝因素引起的情况下，难以仅根据熔管姿态或者支路电流确定熔断状态的技术问题，本发明在如下的多个方面提供方案。

2、在第一方面，本发明提供了一种跌落式熔断器的风偏工况熔断识别方法，包括：采集待识别跌落式熔断器的熔断支路电流历程、风偏工况数据和熔管姿态响应，取得与待识别跌落式熔断器所采用熔丝相对应的熔丝电气动作参考关系和风致受约束姿态响应边界；根据所述熔断支路电流历程和所述熔丝电气动作参考关系确定熔丝电气动作相容时间区间；根据当前风偏工况数据确定当前风偏工况对应的风致受约束姿态响应边界，将当前熔管姿态响应转换为沿熔管跌落方向的相对姿态响应，并将所述相对姿态响应与所述风致受约束姿态响应边界进行比较，形成机械响应残差；以机械约束状态处于受约束状态作为识别起始条件，当所述机械响应残差连续大于零并达到预设的机械越界确认持续时间时，确认所述机械约束状态由受约束状态转换为释放状态，并将该次连续越界的开始时刻确定为机械约束释放时刻；根据预设的机械释放允许时延形成各熔丝电气动作相容时间区间对应的允许事件时间范围，将所述机械约束释放时刻与各允许事件时间范围进行比较，当所述机械约束释放时刻位于任一允许事件时间范围内时，确定机电事件因果一致状态成立，并将熔断识别状态确定为熔断状态。

3、优选地，所述确定熔丝电气动作相容时间区间包括：按照所述熔丝电气动作参考关系中的参考电流等级扫描所述熔断支路电流历程，提取连续满足电流幅值不小于对应参考电流等级的连续电流作用段；当所述连续电流作用段的持续时间达到对应的电气动作时间下边界时，以所述连续电流作用段的开始时刻与所述电气动作时间下边界之和作为所述熔丝电气动作相容时间区间的下边界，并以所述连续电流作用段的结束时刻与所述连续电流作用段的开始时刻和对应的电气动作时间上边界之和中的较早时刻作为所述熔丝电气动作相容时间区间的上边界。

4、优选地，在待识别跌落式熔断器安装或者标定阶段，将熔管由正常闭合位置向跌落后的开断位置运动时的姿态角变化方向规定为熔管姿态角的正方向；对于一个已标定的风速和风向条件，在确认熔管机械约束未解除的情况下采集多个熔管姿态角并换算为相对于正常安装参考姿态、沿熔管跌落方向的相对姿态响应，取全部相对姿态响应中的最大值，并将所述最大值与熔管姿态检测装置的最大允许测量误差之和确定为该风速和风向条件对应的风致受约束姿态响应边界。

5、优选地，所述机械越界确认持续时间利用未参与风致受约束姿态响应边界形成的独立受约束状态验证数据确定：按照与在线识别相同的方式计算所述独立受约束状态验证数据对应的机械响应残差，提取机械响应残差连续大于零的各区间并计算各区间持续时间；存在所述区间时，将各区间持续时间中的最大值与相邻两个姿态样本时间戳的最大间隔之和作为机械越界确认持续时间，不存在所述区间时，将所述最大间隔作为机械越界确认持续时间；当连续越界达到所述机械越界确认持续时间时，在该持续时间终止时刻确认机械约束状态转换为释放状态，并将该连续越界的开始时刻确定为机械约束释放时刻。

6、优选地，所述机械释放允许时延通过对应型号跌落式熔断器的动作试验确定：每次动作试验中记录熔丝电气动作完成标志时间戳，并按照与在线识别相同的机械响应残差持续越界规则确定机械约束释放时刻，以所述机械约束释放时刻减去所述熔丝电气动作完成标志时间戳得到该次机械释放时延，所得差值小于零时按零计，取多次动作试验得到的机械释放时延中的最大值作为机械释放允许时延；对于每一熔丝电气动作相容时间区间，以其下边界时刻作为允许事件时间范围的起始时刻，以其上边界时刻向后延长所述机械释放允许时延后的时刻作为终止时刻。

7、优选地，所述风致受约束姿态响应边界由多个已标定风速和风向条件及其对应边界形成查表关系；在线识别时根据当前风速和当前风向所在分档读取对应的风致受约束姿态响应边界，所述风致受约束姿态响应边界仅在风偏标定覆盖的风偏工况范围内使用；当当前风速或者当前风向超出所述风偏工况范围时，当前识别周期不形成确定性的熔断状态。

8、在第二方面，本发明提供一种跌落式熔断器的风偏工况熔断识别系统，包括数据采集模块、熔丝电气动作分析模块、风致受约束姿态响应边界处理模块、机械约束状态识别模块、机械约束释放时刻提取模块、机电事件因果一致状态判定模块和熔断识别状态输出模块；所述数据采集模块用于采集并时间对齐熔断支路电流历程、风偏工况数据和熔管姿态响应，并读取熔丝电气动作参考关系和风致受约束姿态响应边界；所述熔丝电气动作分析模块用于形成熔丝电气动作相容时间区间；所述风致受约束姿态响应边界处理模块用于读取当前风偏工况对应的风致受约束姿态响应边界；所述机械约束状态识别模块用于形成机械响应残差并根据其持续越界确定机械约束状态转换；所述机械约束释放时刻提取模块用于确定机械约束释放时刻；所述机电事件因果一致状态判定模块用于根据机械释放允许时延形成允许事件时间范围并进行时间匹配；所述熔断识别状态输出模块用于在机电事件因果一致状态成立时输出熔断状态。

9、通过采用上述技术方案，将上述的一种跌落式熔断器的风偏工况熔断识别方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

10、本发明的有益效果在于：

11、1、本发明根据当前风速和风向读取对应的风致受约束姿态响应边界，并将熔管相对于正常安装参考姿态的相对姿态响应与所述边界进行比较，使熔管姿态是否异常的判断与当前风偏工况相对应，能够减少正常风致偏转被直接判断为机械约束释放的情况。

12、2、本发明以机械约束状态处于受约束状态作为识别起始条件，并在机械响应残差连续大于零达到机械越界确认持续时间后确认机械约束状态转换为释放状态，同时以连续越界的开始时刻作为机械约束释放时刻，从而利用持续性条件排除短时风致波动，并保留机械释放开始出现的时间位置。

13、3、本发明根据熔断支路电流历程中的电流幅值和连续作用时间，并结合对应熔丝的电气动作时间下边界和电气动作时间上边界形成熔丝电气动作相容时间区间，能够避免将持续时间不足的瞬时过电流直接作为熔丝已经动作的依据。

14、4、本发明根据对应型号跌落式熔断器的机械释放允许时延形成各熔丝电气动作相容时间区间对应的允许事件时间范围，并将机械约束释放时刻与所述允许事件时间范围进行比较，使电气作用历程与风偏条件下的机械约束释放通过时间对应关系共同参与熔断识别，从而降低风致姿态变化或者缺少对应熔丝电气动作证据的机械释放对熔断识别的干扰。