[发明专利]基于参数在线辨识的开关类设备状态评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关类设备参数在线辨识方法，用以在线辅助诊断开关类设备是否存在缺陷。属于电力系统参数辨识领域。

背景技术

近年来，电网500kV断路器、隔离开关发生严重故障的事故时有发生，对设备、电网甚至人身安全带来较大威胁。开关类设备的接触电阻值是表征其状态优劣的重要依据，接触电阻值高出正常值表明设备可能存在缺陷，如动静触头合闸不到位、接触面烧熔、传动连杆走偏等问题均可能导致接触电阻增大。但是影响开关电阻的因素有很多，由于开关电阻为μΩ级，所以引流线、线夹的电阻也影响其相对偏差；除此之外，由于热稳定性差异，流过的电流大小不一致会使表面氧化，老化程度不一致，氧化和老化都会使电阻增大；电动力的作用则会影响触头的压力和线夹、螺栓的紧固程度，从而影响接触电阻；还有各相的污秽程度不一致也会影响电阻大小。以上因素当影响相与相之间阻抗发生相对偏差，就会造成三相之间电流不平衡。

由于接触电阻现场测量相对较复杂，在开关类设备的检测中，基于接触电阻增大会造成发热多的原理，往往通过红外测量等手段判断缺陷，但此类方法存在以下局限性：

1、测量存在周期性，无法实时动态跟踪设备状态情况。

2、进行红外测量时，若当时运行方式下流过设备的电流较小，设备发热不明显，则可能难以发现设备缺陷。

3、500kV变电站采用3/2接线，由于串内开关等设备的分流作用，当接触电阻值增大时，流过此开关设备的分流减小，由于发热同电流平方成正比，可能导致缺陷处发热不明显，从而难以发现缺陷。

利用电网运行数据辅助分析500kV开关类设备接触电阻变化情况的方法。主要原理如下：

500kV变电站一般采用3/2接线，同220kV变电站常用的双母线接线方式不同，3/2接线方式存在环网分流，当串内各支路电阻值变化时，将导致串内潮流发生变化，此时可能产生以下情形：

1、某相接触电阻增大，造成该相电流同其它两相之间产生不平衡情况，同时该相的串内潮流分布发生变化。

2、开关设备各相接触电阻均增大，各相电流之间均发生不平衡情况，且每相的串内潮流分布均发生变化。

500kV变电站各串内开关、刀闸、导引线、接头等设备的电阻值正常情况下为数十微欧级别，数值微小，各相电阻值不可避免存在少量偏差，根据实际运行数据观测，各相间电流或多或少存在不平衡情况，仅凭串内电流不平衡情况难以定位哪台开关设备接触电阻增大。但可通过已有的变电站运行数据（包括各台开关分流、各条出线电流、变压器电流），采用参数辨识的方式，判断各串的电阻值是否发生改变。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于参数在线辨识的开关类设备状态评价方法，可以实时动态的跟踪开关类设备接触电阻指标，为评价开关类设备是否发生缺陷提供重要参考依据，有助于及时发现故障、消除缺陷。

基于参数在线辨识的开关类设备状态评价方法是采取以下的技术方案来实现的，基于电流误差最小原则对开关类设备状态进行在线辨识，具体辨识过程其步骤如下：

（1）以变电站各串内开关类设备的投运时的测量电阻值为初值，搭建变电站详细计算模型；

（2）根据变电站出线电流、变压器电流等实际运行数据，依据变电站计算模型，计算流经各串开关的电流值；

（3）将各串开关的电流计算值同实际测量值进行比对，获得电流误差；

（4）基于电流误差最小的原则，利用优化算法改变接触电阻值，重新进行开关分流计算，继续进行同实际测量值之间的误差比对，不断优化直至误差均方根低于4%，此时的开关类设备接触电阻值视为实际值；

（5）根据优化前后电阻值发生变化的开关类设备诊断存在缺陷的具体开关类设备对象。

前述的基于参数在线辨识的开关类设备状态评价方法，其特征在于误差最小原则用于开关类设备状态评价中，具有能够针对在系统任何运行方式下对任何变电站内开关设备进行参数辨识的优点，具有很好的适应性和实时性，同时操作简单、易于实现。

本发明的原理具体叙述如下：

（1）技术方案的第一部分：根据站内开关、闸刀、流变等设备实测的电阻等参数可以得到站内开关的接触电阻模型参数，结合电网变电站内一次接线图可以搭建变电站的详细模型。

（2）技术方案的第二部分：确定好变电站模型及参数后，选择某一时间断面的出线潮流和变压器潮流以及母线电压作为边界条件，利用电力系统综合程序PSASP进行开关电流的仿真计算。