一种基于鱼骨图及递归算法的断路器状态诊断方法与流程

1.本发明涉及断路器状态诊断领域，具体而言，涉及到一种基于鱼骨图及递归算法的断路器状态诊断方法。


背景技术：

2.断路器是电网中最重要的设备之一，是电力系统运行必不可少的组成部分。断路器结构复杂、零部件多样，兼具控制和保护的双重功能，直接影响电网的安全运行，因此，有必要通过适时的检修维护来使断路器时刻处于良好的运行工况，其状态诊断就显得尤为重要。
3.要想提升断路器状态诊断的准确性，需要建立起断路器状态全面、合理的诊断体系，从不同纬度、不同角度全方位考虑影响诊断结果准确性的因素，从中分析选出重要的、可量化的指标因素，建立断路器状态综合诊断的底层因素集。一线运维人员、用户对断路器的运行状况及影响因素具有最大的发言权。
4.鱼骨图作为一种发现问题“根本原因”的方法，结构简单、层次分明，通过运用有序、便于理解的图标格式阐明因果关系，适用于职责、分工及表达能力差异较大的不同人员。相应的断路器结构复杂，状态影响因素众多，但影响因素上下层级的因果关系比较明确。通过鱼骨图的应用，以结构性的方式能够定性的、全方位的、合理的分析整理出影响断路器状态的根本原因。
5.现有的断路器状态诊断算法大都依据专家建议、以及其他方式确定影响因素，未全面考虑断路器状态的影响因素，因此建立的诊断体系不全面、合理，影响最终结果的准确度；同时引入多种混合算法将诊断过程算法复杂化，不仅造成诊断结果的准确性有所偏差，且相关功能开发的难度及工作量大幅度提升。


技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本发明提出一种基于鱼骨图及递归算法的断路器状态诊断方法，全面、合理的整理分析出影响断路器综合状态的根本原因，依此建立起合理的诊断体系；同时在诊断过程中递归引用计算矩阵，减少功能开发的难度及工作量，提升断路器状态综合诊断的准确度及工作效率。
7.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于鱼骨图及递归算法的断路器状态诊断方法，包括以下步骤：s01）、基于鱼骨图查找、分析影响断路器综合状态的根本因素，确定断路器状态诊断的影响因素集；s02）、整理影响因素集，建立断路器状态的三级诊断体系，三级诊断体系包括目标层、指标层和底层因素集，目标层为断路器综合状态诊断结果，指标层的指标包括机械性能、电气性能、绝缘性能和其他因素，底层因素集包括多个分别归属于指标层指标的底层因素；
s03）、建立诊断公式，确定断路器综合状态影响因素集的评分标准，基于历史数据作为训练样本，训练出三级诊断体系两层级间的权重矩阵，确定递归计算公式为：l=a
×
b，l为打分结果，a为底层因素集或者指标层的指标集，b为底层因素集或者指标集对应的权重矩阵；s04）、依据步骤s02建立的三级诊断体系，按照步骤s03确定的递归公式以及定量及定性评分标准，逐层计算出断路器指标层、断路器目标层的诊断结果，最终计算出断路器状态综合诊断结果。
8.进一步的，步骤s01首先建立鱼骨图，建立鱼骨图的过程为;s11)、确定鱼头，根据本方法的最终目标确定需要鱼头为：影响断路器状态的因素；s12）、确定大骨，参考现场作业、管理问题以及断路器的功能定位、性能要求，确定分析影响断路器状态的层别即大骨包括电气性能、机械性能、绝缘性能、工作环境、维修状况、生产厂家综合评价；s13）、从大骨层别尽可能多且全面的查找出能够影响断路器层别性能的影响因素，根据断路器层别性能的影响因素完成鱼骨图绘制。
9.进一步的，依据步骤s01建立的鱼骨图，从可实现定性或定量量化指标的原则出发，根据关联度大小剔除重复因素，结合专家建议及前人经验逐条分析，首先确定直接影响断路器状态的层别包括四个，分别为电气性能、机械性能、绝缘性能及其他因素，然后根据鱼骨图中的根本原因，对比该因素变化导致上一层级变化的严重程度，确定每一个层别下关联度较大、并且可通过实时检测、计算或者定性评价得出量化指标的因素；以满足需求的影响因素为基础，基于层次分析法建立断路器状态的三层诊断体系。
10.进一步的，影响因素集中的因素包括定量因素和定性因素，对于定量因素，其评分标准为：设定超限范围=|影响因素值
‑
额定值|/额定值，依据超限范围确定定量因素对应的分值；对于定性因素，其评分标准为：建立评价原则，依据评价原则和定性因素的表现确定其分值。
11.进一步的，对于定量因素，其超限范围在0
‑
10%时，对应分值为80
‑
100分，超限范围在10%
‑
30%时，对应分值为70
‑
80分，超限范围在30%
‑
50%时，对应分值为60
‑
70分，超限范围在50%以上时，对应分值为0
‑
60分。
12.进一步的，步骤s04具体为：s41）、根据断路器当前定量监测数据计算、定性评价后得出分值矩阵，带入计算矩阵l=a
×
b，分别计算出指标层电气性能、机械性能、绝缘性能以及其他因素分值；s42）、递归复用l=a
×
b，以指标层为输入a，计算出断路器状态综合诊断结果。
13.本发明的有益效果：1、本方法基于鱼骨图的方式全方位、多角度的分析整理出影响断路器状态的根本原因，以此为依据完成影响断路器状态因素集的鱼骨图编制。相比较其它方式建立的诊断体系来说，该方式更全面、合理。
14.2、提出诊断过程中的递归算法，在进行结果诊断的过程以及算法实现的过程中，能够有效降低算法的复杂度及实现的难度，一定程度上减少算法开发的工作量。
15.3、全面、合理的诊断体系以及基于历史数据确定递归算法权重矩阵，更有助于提
升断路器复杂状态诊断的准确度。
附图说明
16.图1为实施例1所述诊断方法的流程图；图2为基于鱼骨图整理后的底层因素集示意图；图3为三层评价体系示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
18.实施例1本实施例公开一种基于鱼骨图和递归算法的断路器状态诊断方法，如图1所示，包括以下步骤：s01）、基于鱼骨图查找、分析影响断路器综合状态的根本因素，确定断路器状态诊断的影响因素集；其中基于鱼骨图确定断路器状态诊断的影响因素集的过程为：首先，确定鱼头。根据项目的最终目标确定需要解决的问题为：影响断路器状态的因素。
19.其次，确定大骨。参考现场作业“人机料法环测”、管理问题“人事时地物”层别，结合断路器的功能定位、性能要求等，确定分析影响断路器状态的层别主要包含：电气性能、机械性能、绝缘性能、工作环境、维修状况、生产厂家综合评价。
20.再次，集合多名断路器产品及在线监测产品开发人员、测试人员、产品用户及一线运维人员建立项目组，开展头脑风暴，分别从大骨层别尽可能多且全面的查找出能够影响断路器层别性能的影响因素。如影响电气性能层别的因素，分别有触头的电磨损程度、断路器开断频次、累计开断次数、动静触头使用年限、分合闸线圈动作额定电压、最低动作电压、主回路的电阻等；机械性能层别相关因素包括分合闸同期性、分合闸速度、燃弧时间、分合闸时间、分合闸线圈电阻、操动机构稳定性、动作机构润滑情况、构件卡涩损坏情况、断路器机体振动等；绝缘性能层别相关包括绝缘介质种类、绝缘介质的绝缘情况、绝缘部件的对地绝缘、一次回路对地绝缘、相间耐压情况、整机绝缘状态、所处环境湿度等；工作环境相关包括工作场所的温度、湿度、海拔、污秽度、噪声、振动等；维修状况层别相关包括维修次数、维修解决问题、维修的重要程度、维修所耗时间、维修人员技术素养、维修环境等；生产厂家综合评价层别相关包括生产厂家实力、生产厂家的产品整体评价、生产厂家产品使用寿命、生产厂家同类产品运行状况、生产厂家售后服务水平等。
21.最后，根据头脑风暴结果，完成鱼骨图绘制，如图2所示。
22.s02）、整理影响因素集，建立断路器状态的三级诊断体系。
23.依据步骤s01形成的鱼骨图，从可实现定性或定量量化指标的原则出发，根据关联度大小剔除重复因素，结合专家建议及前人经验逐条分析，首先确定直接影响断路器状态的层别包括四个，分别为电气性能、机械性能、绝缘性能及其他因素（工作环境评价、维修状况统计、外观检查结果、生产厂家综合评价）；其次根据鱼骨图头脑风暴得出来的根本原因，比对该因素变化导致上一层级变化的严重程度，确定每一个层别下关联度较大、可通过实
时检测、计算或者定性评价得出量化指标的因素，具体如下表所示：以满足需求的影响因素为基础，基于层次分析法建立断路器状态的三层诊断体系，包括最顶层断路器综合状态诊断结果、指标层以及底层因素集，具体见图3。
24.三级诊断体系包括目标层、指标层和底层因素集，目标层为断路器综合状态诊断结果，指标层的指标包括机械性能、电气性能、绝缘性能和其他因素，底层因素集包括多个分别归属于指标层指标的底层因素；s03）、基于历史数据训练权重矩阵，确定递归计算矩阵。
25.据步骤s02所得出的三级诊断体系中指标层、底层因素集相应量的性质进行分析，可分为两类：一类是定量可计算，可通过传感器在线监测、离线检测，或者与传感器监测数值通过计算等手段可以得出精确的量值，如电气特性、机械特性以及绝缘特性中大部分因素；另一类通过定性的评价可以得出诊断的打分值，如其他因素。各分值区域对应良好、合格、注意、严重四类状态。
26.为了控制诊断计算的复杂度以及诊断的精准度，对所有底层因素集统一进行打分诊断，定量可计算的影响因素与相应的额定值（出厂建议值）进行比对，根据超限情况完成打分处理；其他因素根据相应的规则完成打分：
记1
×
4打分矩阵为a=｛a1，a2，a3，a4｝，4
×
1权重矩阵b=｛｝，打分结果记为l，则l=a
×
b。
27.为了提高权重矩阵的准确性，通过用户及一线运维人员，收集到近几年该类型断路器的运行在线监测数据、检修记录、过程耐压测试及局放测试结果以及生产厂家信息、站内环境记录等数据，根据前面提到的比值越限情况、以及相应定性规则进行实际数据、以及断路器综合状态评分，以此作为训练样本反推求出底层因素集以及指标层的权重矩阵b。
28.s04）、依据步骤s02建立的三级诊断体系，按照步骤s03确定的递归公式以及定量及定性评分标准，逐层计算出断路器指标层、断路器目标层的诊断结果，最终计算出断路器状态综合诊断结果。
29.根据步骤3确定的诊断计算公式l=a
×
b进行递归复用，权重矩阵b，按步骤进行打分矩阵a的输入，最终计算出断路器状态综合诊断结果，具体过程为：s41）、根据断路器当前定量监测数据计算、定性评价后得出分值矩阵，代入计算矩阵l=a
×
b，分别计算出指标层电气性能、机械性能、绝缘性能以及其他因素分值。
30.s42）、递归服用l=a
×
b，以指标层为输入a，计算出断路器状态综合诊断结果。
31.以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。