一种发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法

技术领域

本发明属于电力设备智能诊断技术领域，尤其涉及一种发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法。

背景技术

发电机出口断路器用于发电厂，起到快速将发电机从系统中切除的作用，是一种能够开断大幅值电流、具有优良灭弧功能的断路器。发电机出口断路器，尤其是大容量的发电机出口断路器，其触头系统复杂，包括了动主触头、动弧触头、静主触头、静弧触头，触头的损坏是导致发电机出口断路器事故的主要原因。由于断路器触头封闭在断路器外壳内部，无法直接观察其外观及缺陷情况，因此对触头缺陷进行智能识别是发电机出口断路器诊断领域的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法，采用在线监测与有限元多物理场仿真计算结合的方式，通过设置发电机出口断路器触头缺陷数据库，对各种触头缺陷下发电机出口断路器的发热情况进行计算，仿真计算结果与红外测温数据进行误差分析，实现对发电机出断路器发热故障对应的触头缺陷的智能识别。

本发明提供了一种发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法，包括如下步骤：

步骤1，基于红外热成像在线监测装置实时监测发电机出口断路器运行时刻指定点位的表面温度数据；

步骤2，基于发电机出口断路器各部件尺寸数据及发电机出口断路器运行电流实时数据，建立正常情况下发电机出口断路器三维有限元涡流-热场耦合模型，用于发热量计算；

步骤3，建立发电机出口断路器三维有限元流体-温度场耦合模型，并将三维有限元涡流-热场耦合模型的计算结果作为三维有限元流体-温度场耦合模型的边界条件加载至三维有限元流体-温度场耦合模型，对发电机出口断路器表面温度进行仿真计算；

步骤4，将仿真计算得到的发电机出口断路器指定点位表面温度数据与步骤1实测数据进行比较，若比较结果满足误差条件时，显示仿真计算结果；若比较结果不满足误差条件时，将典型触头缺陷数据纳入三维有限元流体-温度场耦合模型，重新仿真计算触头缺陷条件下发电机出口断路器指定点位表面温度数据并进行数据比较，直至仿真计算结果与步骤1实测数据的比较结果满足误差条件，确定断路器触头故障类型，并进行仿真结果展示。

进一步地，所述步骤2包括：

将所述发电机出口断路器运行电流实时数据作为激励带入所述发电机出口断路器三维有限元涡流-热场耦合模型中计算发热量。

进一步地，所述步骤4包括：

提取三维有限元涡流-热场耦合模型对应点位的表面温度数据与实测数据进行对比，用以判断三维有限元流体-温度场耦合模型的准确性；

当提取的对应点位的表面温度数据与实测数据误差大于设定值时，通过调用断路器触头缺陷数据库，对发电机出口断路器三维有限元流体-温度场耦合模型进行修正，并重新计算考虑触头缺陷后的表面温度数据，通过考虑触头缺陷后的表面温度数据与实测数据的误差计算，判断所设置的触头缺陷的有效性；

通过反复循环将各种类型的发电机出口断路器触头缺陷情况依次纳入三维有限元流体-温度场耦合模型，直到对应点位表面温度的仿真计算结果与实测数据误差小于设定值，将该触头缺陷下的仿真计算结果进行展示。

进一步地，所述断路器触头缺陷数据库用于提供基本缺陷和基本缺陷形成的组合缺陷，缺陷的选择和组合根据仿真结果和实测结果误差进行智能判断得到。

借由上述方案，通过发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法，对发电机出口断路器温度和电流进行实时监测，结合有限元仿真计算模型，在断路器温度发生异常情况时，能够实施断路器触头缺陷自动识别，达到对内部缺陷自动判断的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一实施例的流程图；

图2是本发明一实施例中缺陷组合和类别示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法，包括如下步骤：

步骤1，基于红外热成像在线监测装置实时监测发电机出口断路器运行时刻指定点位(关键点位)的表面温度数据；

步骤2，基于发电机出口断路器各部件尺寸数据及发电机出口断路器运行电流实时数据，建立正常情况下发电机出口断路器三维有限元涡流-热场耦合模型，用于发热量计算；

步骤3，建立发电机出口断路器三维有限元流体-温度场耦合模型，并将三维有限元涡流-热场耦合模型的计算结果作为三维有限元流体-温度场耦合模型的边界条件加载至三维有限元流体-温度场耦合模型，对发电机出口断路器表面温度进行仿真计算；

步骤4，将仿真计算得到的发电机出口断路器指定点位表面温度数据与步骤1实测数据进行比较，若比较结果满足误差条件时，显示仿真计算结果；若比较结果不满足误差条件时，将典型触头缺陷数据纳入三维有限元流体-温度场耦合模型，重新仿真计算触头缺陷条件下发电机出口断路器指定点位表面温度数据并进行数据比较，直至仿真计算结果与步骤1实测数据的比较结果满足误差条件，确定断路器触头故障类型，并进行仿真结果展示。

该发电机出口断路器触头缺陷智能识别方法，对发电机出口断路器温度和电流进行实时监测，结合有限元仿真计算模型，在断路器温度发生异常情况时，能够实施断路器触头缺陷自动识别，达到对内部缺陷自动判断的目的。

在本实施例中，所述步骤2包括：

将所述发电机出口断路器运行电流实时数据作为激励带入所述发电机出口断路器三维有限元涡流-热场耦合模型中计算发热量(热场数据幅值)。

在本实施例中，所述步骤4包括：

提取三维有限元涡流-热场耦合模型对应点位的表面温度数据与实测数据进行对比，用以判断三维有限元流体-温度场耦合模型的准确性；

当提取的对应点位的表面温度数据与实测数据误差大于设定值时，通过调用断路器触头缺陷数据库，对发电机出口断路器三维有限元流体-温度场耦合模型进行修正，并重新计算考虑触头缺陷后的表面温度数据，通过考虑触头缺陷后的表面温度数据与实测数据的误差计算，判断所设置的触头缺陷的有效性；

通过反复循环将各种类型的发电机出口断路器触头缺陷情况依次纳入三维有限元流体-温度场耦合模型，直到对应点位表面温度的仿真计算结果与实测数据误差小于设定值，将该触头缺陷下的仿真计算结果进行展示。

在本实施例中，所述断路器触头缺陷数据库用于提供基本缺陷和基本缺陷形成的组合缺陷，缺陷的选择和组合根据仿真结果和实测结果误差进行智能判断得到。即根据计算结果误差变化情况智能识别缺陷设置对降低计算结果误差的有效性，自动推送适合的缺陷组合和类别，如图2所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。