带电工况下的一二次融合真空断路器故障发现及分析方法与流程

本发明涉及配电网设备在线监测与故障诊断，尤其涉及带电工况下的一二次融合真空断路器故障发现及分析方法。

背景技术：

1、一二次融合真空断路器是在传统真空断路器基础上，将一次开关设备与电压、电流采集、测量保护、状态监测等二次功能进行一体化集成的智能配电设备，广泛应用于配电网自动化、环网柜、开闭所及智能变电站等场景。随着配电网智能化水平不断提升，一二次融合真空断路器通常在带电运行工况下持续采集三相电压、三相电流及运行状态信息，并结合监测数据对设备运行状态进行分析，实现故障监测、状态评估及保护控制，从而提高配电设备运行的连续性和可靠性。

2、现有的一二次融合真空断路器故障发现大都采用固定阈值进行故障判定，由于未结合设备初始电气状态、环境因素及故障变化过程进行综合分析，从而造成故障发现滞后以及故障类型容易混淆的问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了带电工况下的一二次融合真空断路器故障发现及分析方法，旨在改善现有的一二次融合真空断路器故障发现大都采用固定阈值进行故障判定，容易造成故障发现滞后以及故障类型容易混淆的问题。

2、本发明提供了如下技术方案，带电工况下的一二次融合真空断路器故障发现及分析方法，包括以下步骤：

3、s1、设备投运后，计算初始三相电压不平衡度作为电气基线值，并在对称工况窗口内采集三相电压作为对称工况基准电压；所述对称工况窗口为三相负荷电流均低于预设电流阈值且满足预设对称条件的时段；

4、s2、带电运行期间，以预设周期采集三相电压、环境湿度及三相负荷电流，计算当前三相电压不平衡度；

5、s3、根据当前环境湿度与预设湿度补偿模型，对当前三相电压不平衡度进行修正，获得补偿后不平衡度；

6、s4、基于补偿后不平衡度与所述电气基线值的变化序列建立退化趋势模型，确定补偿后不平衡度达到第一预设阈值的时间，输出预警信号；

7、s5、当补偿后不平衡度达到第二预设阈值且第二预设阈值大于第一预设阈值时，根据补偿后不平衡度的变化趋势、补偿后不平衡度在预设短时窗口内的增量以及各相电压变化幅度，确定故障类型；当确定为电容参数漂移故障时，利用已采集的最近一次满足所述对称工况窗口时的三相电压与所述对称工况基准电压计算分压比补偿系数，并利用所述分压比补偿系数对后续采集的三相电压进行修正。

8、采用上述技术方案，通过建立电气基线值，根据环境湿度修正当前三相电压不平衡度，并基于补偿后不平衡度与电气基线值的变化序列进行故障预警及故障类型确定，进而实现带电工况下故障演化过程的连续分析，从而改善了现有的一二次融合真空断路器故障发现大都采用固定阈值进行故障判定，由于未结合设备初始电气状态、环境因素及故障变化过程进行综合分析，从而造成故障发现滞后以及故障类型容易混淆的问题。

9、进一步地，所述s3的步骤包括：

10、获取当前环境湿度；

11、根据当前环境湿度与预设湿度补偿模型，计算电压不平衡度修正量；

12、根据电压不平衡度修正量对当前三相电压不平衡度进行修正，获得补偿后不平衡度。

13、进一步地，在s4中，所述基于补偿后不平衡度与所述电气基线值的变化序列建立退化趋势模型的步骤包括：

14、按照采集时间顺序排列补偿后不平衡度，生成补偿后不平衡度时间序列；

15、将补偿后不平衡度时间序列中的各补偿后不平衡度分别与电气基线值进行差值计算，获得差值序列；

16、根据该差值序列进行趋势拟合，建立退化趋势模型。

17、进一步地，在s4中，所述确定补偿后不平衡度达到第一预设阈值的时间，输出预警信号的步骤包括：

18、根据所述退化趋势模型外推补偿后不平衡度达到第一预设阈值的目标时间；

19、根据目标时间与当前时间的差值生成预警信号。

20、进一步地，在s5中，所述根据补偿后不平衡度的变化趋势、补偿后不平衡度在预设短时窗口内的增量以及各相电压变化幅度，确定故障类型的步骤包括：

21、计算相邻采样时刻补偿后不平衡度的差值，获得补偿后不平衡度的变化序列；

22、计算补偿后不平衡度在预设短时窗口内的增量；

23、计算各相电压变化幅度；

24、若补偿后不平衡度在预设短时窗口内的增量小于预设突变量门槛值且各相电压变化幅度小于预设电压变化阈值，则确定为电容参数漂移故障。

25、进一步地，在s5中，所述利用已采集的最近一次满足所述对称工况窗口时的三相电压与所述对称工况基准电压计算分压比补偿系数，并利用所述分压比补偿系数对后续采集的三相电压进行修正的步骤包括：

26、获取已采集的满足对称工况窗口的最近一次三相电压；

27、将已采集的最近一次满足所述对称工况窗口时的三相电压与对称工况基准电压进行相对应相位的比值计算，获得各相分压比补偿系数；

28、根据各相分压比补偿系数对后续采集的三相电压进行相应相位修正，获得修正后的三相电压；

29、基于修正后的三相电压重新合成零序电压。

30、进一步地，在基于修正后的三相电压重新合成零序电压之后，还包括：

31、若重新合成后的零序电压低于第三预设阈值，则以修正后的三相电压和重新合成后的零序电压参与保护逻辑。

32、进一步地，还包括：当任一相分压比补偿系数超出预设有效范围时，退出修正并输出补偿失效信号。

33、进一步地，当退出修正后，还包括：闭锁零序电压启动的保护判据，并将零序电流保护定值切换至后备定值。

34、进一步地，在s1之前还包括：对已存储的电气基线值进行完整性校验；若校验失败，则重新执行s1并上送基线重置事件。

35、本发明具有如下有益效果：

36、1、本发明中，通过建立电气基线值，根据环境湿度修正当前三相电压不平衡度，并基于补偿后不平衡度与电气基线值的变化序列进行故障预警及故障类型确定，进而实现带电工况下故障演化过程的连续分析，从而改善了现有的一二次融合真空断路器故障发现大都采用固定阈值进行故障判定，由于未结合设备初始电气状态、环境因素及故障变化过程进行综合分析，从而造成故障发现滞后以及故障类型容易混淆的问题。

37、2、本发明中，通过按照采集时间顺序生成补偿后不平衡度时间序列，将补偿后不平衡度时间序列中的各补偿后不平衡度分别与电气基线值进行差值计算，并根据差值序列建立退化趋势模型，进一步根据退化趋势模型外推补偿后不平衡度达到第一预设阈值的目标时间生成预警信号，进而实现故障发展趋势预测，从而改善了现有的带电状态监测大都采用实时检测值超过预设阈值后进行报警，由于缺少对参数变化趋势的分析，从而造成预警时机滞后的问题。

38、3、本发明中，通过获取已采集的满足对称工况窗口的最近一次三相电压，将已采集的最近一次满足对称工况窗口时的三相电压与对称工况基准电压进行相对应相位的比值计算获得各相分压比补偿系数，根据各相分压比补偿系数对后续采集的三相电压进行相应相位修正，并基于修正后的三相电压重新合成零序电压，进而实现电容参数漂移后的电压数据修正，从而改善了现有的一二次融合真空断路器在电容参数漂移后大都直接采用漂移后的采样电压参与后续分析，由于采样电压持续偏离真实电压状态，从而造成后续分析结果偏差持续累积的问题。

39、4、本发明中，湿度补偿修正、退化趋势外推预警、电容漂移辨识与自愈补偿构成完整闭环逻辑链。各环节依次衔接：湿度补偿为退化建模提供净不平衡度输入，退化预测输出分级预警，预警后通过故障辨识区分真实接地与传感器漂移，确认为传感器漂移后自动计算分压比补偿系数并在线修正三相电压，修正后重新合成零序电压并继续参与保护逻辑，环环相扣。该闭环使设备从被动告警升级为预测、辨识、补偿、自适应四位一体的主动防护体系，既避免了传感器漂移导致的保护误动，又消除了直接闭锁保护造成的保护真空期，实现了现有技术无法合理预期的协同技术效果。