一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，包括以下步骤：步骤一，分别建立特征参数矩阵、基础状态转移系数和断路器机械状态参数；步骤二，将以上3个故障分析参数写入此型号断路器的在线监测系统中；步骤三，首先通过对该个断路器进行初次故障诊断，若0＜＜0.5，则当前该断路器的机械状态不存在故障隐患；若不在此范围，则当前断路器的机械状态存在故障隐患，若该断路器存在故障隐患，根据实际机械状态将机械状态参数的值校正为0或1。本发明所述方法，计算简单、快速，计算量低，准确率高。
1.一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立故障分析基础参数群；
针对出厂前的某一型号的断路器，通过在线监测系统实验N次测试采集断路器操作机构正常运行及各种可能故障情况下分合闸线圈电流原始数据，得到机构正常及各种故障情况下电流样本曲线，提取记录N次实验对应的N组特征点参数并形成特征参数矩阵X，此特征参数矩阵X为第一基础故障分析参数；
将断路器的机械状态记为参数 ，其中， =1时表示断路器有故障， =0时表示断路器无故障，其中，参数 为第二基础故障分析参数；
由于断路器的机械状态与特征参数矩阵之间存在密切的对应关系，故建立一组基础状态转移系数 ，则进一步建立对应关系 ，即 ，计算求得断路器出厂前的基础状态转移系数 ，其中，基础状态转移系数 为第三基础故障分析参数；
将步骤一得到的3个故障分析参数，即断路器机械状态参数 、特征参数矩阵X以及状态转移系数 写入此型号断路器的在线监测系统中；
1）针对该个断路器进行分合闸操作，得到该个断路器的特征参数矩阵X n+1，通过步骤一中得到的基础状态转移系数 求得该断路器的机械状态参数 ，即 ；
2）判断该断路器是否存在故障隐患，若0＜ ＜0.5，则当前该断路器的机械状态不存在故障隐患；若 不在此范围，则当前断路器的机械状态存在故障隐患；
若该断路器不存在故障隐患，则无需校正 ，完成该断路器的初次故障诊断；
若该断路器存在故障隐患，排查确定当前断路器的实际机械状态，并根据实际机械状态校正该次诊断中机械状态参数 对应的值，有故障则 值校正为1，无故障则值校正为0；
此时再将校正后的机械状态参数 和特征参数矩阵Xn+1添加到该断路器的在线监测系统中，通过 ，此处即 计算得到校正后该断路器实际对应的状态转移系数 ，即完成该断路器的初次故障诊断。
2.如权利要求1所述的一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，其特征在于，在该断路器使用若干时间后，采用该诊断方法对其进行第二次故障诊断过程中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和X n+2，在通过 进行故障判断时，其判断过程如下：若初次诊断中 无校正，则使用 进行故障判断；
3.如权利要求1所述的一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，其特征在于，在该断路器使用若干时间后，对其进行第N次故障诊断中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和X n+n，在通过 进行故障判断时，其判断过程如下：若前N-1次故障诊断中机械状态参数 无校正，则使用 进行故障判断；
若前N-1次故障诊断中对机械状态参数 进行了m次校正，即经过m次校正后该断路器实际对应的状态转移系数为 ，则使用 进行故障判断。
4.如权利要求1所述的一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤一中，特征点参数包括断路器铁芯启动电流I1、与I1对应的铁芯运动的启动时刻t1、铁芯停止电流I2、与I2对应的铁芯停止运动时刻t2、线圈最大工作电流I3、与I3对应的时刻t3以及电弧的最终熄灭时刻t4，则N组特征参数矩阵即为： ；N次实验对应的断路器机械状态参数 为： ；状态转移系数 为：。
5.如权利要求4所述的一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，其特征在于：所述参数 、 和X的对应关系为： 。
一种高压断路器机械状态的故障诊断方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高压断路器技术领域，具体为一种高压断路器机械状态的故障诊断方法。
背景技术
[0002] 断路器在电力系统中扮演着非常重要的角色，对电力系统起着保护作用，在各类断路器中，操作机构方面的事故都占有比较高的比例。统计数据表明：变电站维护费用的一半以上是用于高压断路器的检修，而断路器故障的10%是由于不正确检修造成的。因此，对高压断路器的工作状态进行有效检测，避免故障的深度发展，防止恶性突发师父发生，对保障电网的安全可靠运行有十分重要的意义。在高压断路器的合、分操作过程中，操作机构线圈电流的任何变化都是铁心运动细节的真实写照。根据线圈电流的波形可以了解铁心的运动形成，依据电流波形以及电流信号的一些特征就可以判断铁心运动是否有卡滞、脱扣、拒分、拒合等现象。
[0003] 最初，人们对断路器进行检修的方式是在故障发生以后再进行检修，也叫事故检修，这种检修方式对电网的稳定运行有较大的影响。后来逐渐发展为固定时间进行预防性的定期检修。定期的检修和维护虽然可以减少和防止一些事故的发生，但是仍然对电网存在一定的影响。比如，在进行维修检查时，需要切断电源，对断路器进行撤装，在停电的状态下对其进行监测，这跟断路器正常挂网运行时有所区别，所检测的数据会有一定的影响，不能准确说明问题。目前“状态维修”的概念逐渐流行起来。状态维修技术是根据先进的状态检测技术及故障诊断技术，提供设备的状态信息，并对设备的运行状况进行判断，使得我们可以在故障发生之前对设备进行预防性的检修。
[0004] 30多年来，高压断路器的故障诊断技术经历了一个从简单信号测量到人工智能、人机协作的发展过程。最初的诊断方法是直接测量系统的I/O信号，通过信号变化是否超限确定系统是否发生了故障。当某一表征信号与正常情况有差别时，就有可能发生了故障，但对故障类型和部位还需要经验加以分析。然后，发展为对信号进行一些简单的处理，得到信号的相关特征量，例如变化率、系统效率等，从而可以使得系统的诊断功能得到一定程度的改善。总之，目前对该领域的研究还处于初级阶段。在实际应用中，受到多方面的影响，包括：一、难以建立精确的数学模型；二、对系统结构和参数的不确定性、时变性等缺乏充分的认识和了解；三、干扰和噪声造成的影响，故障诊断算法的准确度并不高，无法满足智能电网对高压断路器故障诊断提出的实时性与可靠性的要求。因此，如何发明一种具有较高精度与可靠度的高压断路器故障诊断算法成为亟需解决的课题。
发明内容
[0005] 为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种具有较高精度与可靠度的高压断路器机械状态的故障诊断方法，检修精度提高，有效地提高了电力系统的经济性、可靠性、安全性。
[0006] 本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一：建立故障分析基础参数群
[0008] 1）建立特征参数矩阵
[0009] 针对出厂前的某一型号的断路器，通过在线监测系统实验N次测试采集断路器操作机构正常运行及各种可能故障情况下分合闸线圈电流原始数据，得到机构正常及各种故障情况下电流样本曲线，提取记录N次实验对应的N组特征点参数并形成特征参数矩阵X，此特征参数矩阵X为第一基础故障分析参数；
[0010] 2）建立基础状态转移系数
[0011] 首先，建立断路器机械状态参数
[0012] 将断路器的机械状态记为参数 ，其中， =1时表示断路器有故障， =0时表示断路器无故障，其中，参数 为第二基础故障分析参数；
[0013] 其次，计算状态转移系数
[0014] 由于断路器的机械状态与特征参数矩阵之间存在密切的对应关系，故建立一组基础状态转移系数 ，则进一步建立对应关系 ，即 ，计算求得断路器出厂前的基础状态转移系数 ，其中，基础状态转移系数 为第三基础故障分析参数；
[0015] 步骤二：写入基础故障分析参数群
[0016] 将步骤一得到的3个故障分析参数，即断路器机械状态参数 、特征参数矩阵X以及状态转移系数 写入此型号断路器的在线监测系统中；
[0017] 步骤三：判断某个断路器的故障隐患
[0018] 1）针对该个断路器进行分合闸操作，得到该个断路器的特征参数矩阵X n+1，通过步骤一中得到的基础状态转移系数 求得该断路器的机械状态参数 ，即；
[0019] 2）判断该断路器是否存在故障隐患，若0＜ ＜0.5，则当前该断路器的机械状态不存在故障隐患；若 不在此范围，则当前断路器的机械状态存在故障隐患；
[0020] 3）根据实际机械状态选择性校正 ：
[0021] 若该断路器不存在故障隐患，则无需校正 ，完成该断路器的初次故障诊断；
[0022] 若该断路器存在故障隐患，排查确定当前断路器的实际机械状态，并根据实际机械状态校正该次诊断中机械状态参数 对应的值，有故障则 值校正为1，无故障则值校正为0；
[0023] 此时再将校正后的机械状态参数 和特征参数矩阵Xn+1添加到该断路器的在线监测系统中，通过 ，此处即 计算得到校正后该断路器实际对应的状态转移系数 ，即完成该断路器的初次故障诊断。
[0024] 其中，本发明中，在该断路器使用若干时间后，采用该诊断方法对其进行第二次故障诊断过程中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和Xn+2，在通过进行故障判断时，其判断过程如下：
[0025] 若初次诊断中 无校正，则使用 进行故障判断；
[0026] 若初次诊断中 有校正，则使用 进行故障判断。
[0027] 本发明中，在该断路器使用若干时间后，对其进行第N次故障诊断中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和Xn+n，在通过 进行故障判断时，其判断过程如下：
[0028] 若前N-1次故障诊断中机械状态参数 无校正，则使用 进行故障判断；
[0029] 若前N-1次故障诊断中对机械状态参数 进行了m次校正，即经过m次校正后该断路器实际对应的状态转移系数为 ，则使用 进行故障判断。
[0030] 作为优选的，所述步骤一中，特征点参数包括断路器铁心启动电流I1、与I1对应的铁芯运动的启动时刻t1、铁心停止电流I2、与I2对应的铁心停止运动时刻t2、线圈最大工作电流I3、与I3对应的时刻t3以及电弧的最终熄灭时刻t4，则N组特征参数矩阵即为：。
[0031] 作为优选的，所述步骤一中，N次实验对应的断路器机械状态参数 为：。
[0032] 作为优选的，所述步骤一中，状态转移系数 为：。
[0033] 作为优选的，所述参数 、 和X的对应关系为：。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0035] 第一，本发明所述的高压断路器机械状态的故障诊断方法，能够迅速、准确地对高压断路器的故障进行识别，与现有的方法相比，它大大提高了故障诊断算法的抗干扰能力；且充分利用断路器分合闸过程的电流样本曲线，算法并不复杂，特别是针对现有的一些利用微积分或者函数计算的诊断算法，该算法仅涉及矩阵计算，计算简单、快速，计算量也不大，而且经过实际测试实验，该诊断方法的准确率非常高。
[0036] 第二，本发明所述的高压断路器机械状态的故障诊断方法，先针对出厂前的某型号断路器进行集体数据采集与实验，计算得到基础的状态转移系数，而后再针对出厂后，某一个单独的断路器用相同方法进行重复此诊断，且每一次诊断所采用的状态转移系数均为上一次出现故障时校正计算后所得的状态转移系数，即每一次诊断均使用该断路器最新的测试数据，使得该诊断方法实现了“自主学习”的功能，诊断结果更加准确可靠。
附图说明
[0037] 图1为本发明中电流样本曲线示意图。
具体实施方式
[0038] 下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
[0039] 本发明为一种高压断路器机械状态的故障诊断方法，包括以下步骤：
[0040] 步骤一：建立故障分析基础参数群
[0041] 1）建立特征参数矩阵
[0042] 针对出厂前的某一型号的断路器，通过在线监测系统实验N次测试采集断路器操作机构正常运行及各种可能故障情况下分合闸线圈电流原始数据，得到机构正常及各种故障情况下电流样本曲线，提取记录N次实验对应的N组特征点参数并形成特征参数矩阵X，此特征参数矩阵X为第一基础故障分析参数；
[0043] 2）建立基础状态转移系数
[0044] 首先，建立断路器机械状态参数
[0045] 将断路器的机械状态记为参数 ，其中， =1时表示断路器有故障， =0时表示断路器无故障，其中，参数 为第二基础故障分析参数；
[0046] 其次，计算状态转移系数
[0047] 由于断路器的机械状态与特征参数矩阵之间存在密切的对应关系，故建立一组基础状态转移系数 ，则进一步建立对应关系 ，即 ，计算求得断路器出厂前的基础状态转移系数 ，其中，基础状态转移系数 为第三基础故障分析参数；
[0048] 步骤二：写入基础故障分析参数群
[0049] 将步骤一得到的3个故障分析参数，即断路器机械状态参数 、特征参数矩阵X以及状态转移系数 写入此型号断路器的在线监测系统中；
[0050] 步骤三：判断某个断路器的故障隐患
[0051] 1）针对该个断路器进行分合闸操作，得到该个断路器的特征参数矩阵X n+1，通过步骤一中得到的基础状态转移系数 求得该断路器的机械状态参数 ，即；
[0052] 2）判断该断路器是否存在故障隐患，若0＜ ＜0.5，则当前该断路器的机械状态不存在故障隐患；若 不在此范围，则当前断路器的机械状态存在故障隐患；
[0053] 3）根据实际机械状态选择性校正 ：
[0054] 若该断路器不存在故障隐患，则无需校正 ，完成该断路器的初次故障诊断；
[0055] 若该断路器存在故障隐患，排查确定当前断路器的实际机械状态，并根据实际机械状态校正该次诊断中机械状态参数 对应的值，有故障则 值校正为1，无故障则值校正为0；
[0056] 此时再将校正后的机械状态参数 和特征参数矩阵Xn+1添加到该断路器的在线监测系统中，通过 ，此处即 计算得到校正后该断路器实际对应的状态转移系数 ，即完成该断路器的初次故障诊断。
[0057] 上述方法为本发明中高压断路器机械状态的初次故障诊断方法，在往后该断路器的后续使用中，仍需对该断路器进行若干次的故障诊断，其后续的具体诊断方法如下：
[0058] 此外，在该断路器使用若干时间后，采用该诊断方法对其进行第二次故障诊断过程中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和Xn+2，在通过 进行故障判断时，其判断过程如下：
[0059] 若初次诊断中 无校正，则使用 进行故障判断；
[0060] 若初次诊断中 有校正，则使用 进行故障判断。
[0061] 此外，在该断路器使用若干时间后，对其进行第N次故障诊断中，该断路器的机械状态参数和特征参数矩阵分别为 和Xn+n，在通过 进行故障判断时，其判断过程如下：
[0062] 若前N-1次故障诊断中机械状态参数 无校正，则使用 进行故障判断；
[0063] 若前N-1次故障诊断中对机械状态参数 进行了m次校正，即经过m次校正后该断路器实际对应的状态转移系数为 ，则使用 进行故障判断。
[0064] 以上为本发明的基础实施方法，以下为对本发明更进一步的说明。
[0065] 更进一步的，所述步骤一中，特征点参数包括断路器铁心启动电流I1、与I1对应的铁芯运动的启动时刻t1、铁心停止电流I2、与I2对应的铁心停止运动时刻t2、线圈最大工作电流I3、与I3对应的时刻t3以及电弧的最终熄灭时刻t4，则N组参数矩阵即为：。
[0066] 更进一步的，所述步骤一中，N次实验对应的断路器机械状态参数 为：。
[0067] 更进一步的，所述步骤一中，状态转移系数 为： 。
[0068] 更进一步的，所述参数 、 和 Xn的对应关系为：。
[0069] 以上仅仅以一个实施方式来说明本发明的设计思路，在系统允许的情况下，本发明可以扩展为同时外接更多的功能模块，从而最大限度扩展其功能。
[0070] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
