高压开关故障精准感知预警技术及应用

成果编号：39455

价格：面议

完成单位：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司

单位类别：企业

完成时间：2023年

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：电子信息、装备制造

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发布人：陈昊离线

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高压开关是确保电力系统安全稳定运行的核心设备，具备改变系统运行方式、切断故障电流、防止事故扩大的关键作用。据统计，全世界范围内电力系统发生的严重事故中，因高压开关引起的故障占比高达70%，而高压开关故障往往造成巨大损失。因此，高压开关的故障实时预警对于保障国家能源供应具有十分重大的现实意义。高压开关故障可分为机械故障、绝缘故障和二次回路故障，其精准感知预警难度极高。机械故障的诱发因素多、精准定位难度大；绝缘故障的瞬态多物理场效应相互耦合、特征量精准捕捉难度大；二次回路故障特征不明显、易受到复杂的电磁环境干扰。目前国内外普遍采用的停电检测方法不能实现高压开关故障精准感知预警，还会造成电力供应中断。因此，实用化的高压开关故障精准感知预警技术已经成为电力系统安全稳定运行亟需攻克、亟待突破的重大课题。本成果针对高压开关故障预警手段不足的问题，提出了振动信号解构的高压开关机械故障精准感知预警技术，实现了高压开关全部14大类机械故障精准感知预警；提出了场强辨识的高压开关绝缘故障精准感知预警技术，实现了高压开关绝缘故障精准感知预警；提出了电流重构的高压开关二次回路故障精准感知预警技术，实现了高压开关二次回路故障精准感知预警；开发了综合振动、电场强度、电流信息的高压开关故障精准感知预警系统，实现了高压开关故障精准感知预警和健康状态量化评估，提高了检修质效。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、新产品

合作方式：技术转让、技术咨询、技术服务

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 7 项
已授权专利,其中:发明专利 8 项
专利号:
ZL201510017263.8
ZL201410232001.9
ZL201610299059.4
ZL201710694982.2
ZL201810486731.X
ZL201911256821.0
ZL202110377899.9
ZL201611206729.X

成果简介

综合介绍

创新要点

1.首创了振动信号解构的高压开关机械故障精准感知预警技术。提出了复合方差突变检验的高压开关振动信号分阶段采集技术，解决了自由振动阶段信号采集精度低的难题；发明了多路振动信号优选方法，避免了单一信号受高频干扰的失真风险；构建了高压开关机械故障全覆盖样本库，实现了高压开关全部14大类机械故障精准感知预警。 2.首创了场强辨识的高压开关绝缘故障精准感知预警技术。提出了高压开关三相电场强度阵列精准测量方法，解决了绝缘故障特征量精准捕捉难题；提出了电场强度多特征识别方法，避免了因工况引起场强变化造成的故障误判风险，实现了高压开关绝缘故障精准感知预警。 3.首创了电流重构的高压开关二次回路故障精准感知预警技术。提出了差异化电流补偿法，消除了回路漏电故障识别盲区；提出了多端口电流信号同步法，解决了电磁干扰引起的采样失步难题，实现了高压开关二次回路故障精准感知预警。 4.开发了综合振动、电场强度、电流信息的高压开关故障精准感知预警系统。开发的装置通过振动、电场以及回路电流信号的非侵入式采集，实现了高压开关故障精准感知预警。开发的系统通过健康评估和智能定级实现了高压开关健康状态的量化评估，形成了高压开关检修策略的四级量化定级标准，为高压开关的检修提供了标准化作业指导，提高了检修质效。

技术指标

1.提出了复合方差突变检验的高压开关振动信号分阶段采集技术，振动信号分辨率提升了80.2%；发明了多路振动信号优选方法，信号空间关联度上升了12%；构建了高压开关机械故障全覆盖样本库与可拓展区间比对方法，机械故障源定位准确率提升了25.1%，实现了高压开关全部14大类机械故障精准感知预警。 2.提出了高压开关三相电场强度阵列精准测量方法，测量精度优于0.2%，长期测量数据失真率低于0.01%；提出了电场强度多特征识别方法，经现场5000余次实验验证，故障预警准确率提升了38.6%。 3.提出了差异化电流补偿法，漏电故障判别准确率大于98.6%，漏电判断延时缩短35.2%；提出了多端口电流信号同步法，信号相角同步误差不超过0.8%。 4.开发了综合振动、电场强度、电流信息的高压开关故障精准感知预警系统。开发的装置实现了高压开关故障精准感知预警。开发的系统实现了高压开关健康状态的量化评估，提高了检修质效。

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