[发明专利]基于多维信息融合的断路器触头烧蚀量评估方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于多维信息融合的断路器触头烧蚀量评估方法及装置，方法中，采集断路器动作过程中的各维度信息，对各维度信息进行预处理，其中，对多维度信息进行时标对齐、采样率归一化以及信号强度归一化；基于特征参数采用特征融合算法评估触头的烧蚀量，其中，基于振动信号提取时频域能量特征以转换为特征信号，基于特征信号得到特征参数，基于特征融合算法对断路器实测数据进行评估以得到触头的烧蚀量。

技术领域

本发明属于GIS高压断路器触头电寿命评估技术领域，特别是一种基于多维信息融合的断路器触头烧蚀量评估方法及装置。

背景技术

对于GIS高压断路器，开断过程中由触头系统完成灭弧，触头系统分为主触头和弧触头，其中，主触头负责载流，采用导电性较好的材料，以降低载流损耗；弧触头负责在开断和闭合时承载电弧，并采用耐烧蚀的材料。在分闸时，主触头先于弧触头断开，由弧触头拉起电弧，并在SF6气体中完成灭弧过程；在合闸时，弧触头先于主触头接触，断口电压在弧触头上完成预计穿，当弧触头接触后，主触头进一步接触，承担载流作用。

由于在多次开断后，弧触头在烧蚀作用下产生损耗，逐渐缩短，当弧触头烧蚀到一定程度后，将无法有效地承载电弧，此时，开断过程中的电弧可能引起主触头烧蚀，进而破坏整个触头系统的功能。因此，对触头系统中弧触头烧蚀的程度进行评估就具有十分重要的实际意义。

电弧能量是造成弧触头烧蚀的关键因素，但是电弧能量不容易测量。目前常用开断电流来评估电寿命，主要包括累计开断电流加权法、以及燃弧时间加权评估法、N-I_b寿命曲线法等。动态电阻法是通过测量断路器分合闸过程中电阻的变化，可以直观地反映断路器灭弧室内弧触头的烧蚀情况，但是只能在断路器停运时测量，无法实现对电寿命在线监测。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于多维信息融合的断路器触头烧蚀量评估方法及装置，实现弧触头电寿命高精度在线监测。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于多维信息融合的断路器触头烧蚀量评估方法包括：

步骤S100：采集断路器动作过程中的各维度信息，各维度信息包括振动信号、角位移信号、分合闸线圈电流信号、回路断口信号以及回路动态电阻信号；

步骤S200：对各维度信息进行预处理，其中，对各维度信息进行时标对齐、采样率归一化以及信号强度归一化，对振动信号进行数字滤波处理，并采用时频域变换方式将时域信号转换至时频域；

步骤S300：基于预处理后的所述各维度信息特征提取与特征值标定，其中，提取回路断口信号获得断路器弧触头接触点以及对应的主轴角位移，对回路动态电阻信号进行提取，获得断路器主触头接触点对应的主轴角位移，将主触头接触点对应的主轴角位移进行标注，将主轴角位移转换到时域，将弧触头接触点与主触头接触点的角位移转换至振动信号上；

步骤S400：基于特征参数采用特征融合算法评估触头的烧蚀量，其中，基于振动信号提取时频域能量特征以转换为特征信号，基于特征信号得到特征参数，基于特征融合算法对断路器实测数据进行评估以得到触头的烧蚀量，其中，基于振动信号提取时频域能量特征以转换为特征信号：

式中，F(t)为振动信号的特征信号，E_f(t)为t时刻振动信号特定频段的能量，E_total(t)为t时刻振动信号的总能量，基于已获取的特征信号，特征参数的获取方式为：

式中，F(t)为振动信号的特征信号，为t时刻振动信号特定频段的能量，为两组信号沿时间轴组合得到的特征参数。