中壓真空斷路器在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估是實(shí)施狀態(tài)維修的基礎(chǔ)。筆者提出一種中壓真空斷路器的模糊-DS 證據(jù)理論在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估模型，在分析真空斷路器構(gòu)造和常見(jiàn)故障基礎(chǔ)上建立評(píng)估指標(biāo)體系；依據(jù)模糊隸屬度函數(shù)原理確定斷路器各指標(biāo)證據(jù)的基本信任分配；運(yùn)用DS 證據(jù)理論中的規(guī)則合成原理融合各指標(biāo)證據(jù)，采用改進(jìn)的Levre 合成規(guī)則彌補(bǔ)DS 規(guī)則合成存在的缺陷；然后基于置信度準(zhǔn)則決策規(guī)則給出斷路器的狀態(tài)評(píng)估結(jié)論。實(shí)例證明該模型是正確和有效的。

　　引言

　　中壓真空斷路器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，在保護(hù)用電設(shè)備和隔離故障方面起到關(guān)鍵作用。中壓真空斷路器檢修是電力設(shè)備檢修的重點(diǎn)，檢修費(fèi)用超過(guò)總檢修費(fèi)用一半以上。斷路器的檢修從最初事后檢修，到后期計(jì)劃?rùn)z修，雖然解決了被動(dòng)性問(wèn)題，但仍存在盲目性和經(jīng)濟(jì)性差等突出問(wèn)題，計(jì)劃?rùn)z修還有檢修過(guò)程中易引入新故障的弊端。為此提出狀態(tài)檢修，即基于斷路器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)獲得的指標(biāo)參數(shù)對(duì)中壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估， 然后針對(duì)存在問(wèn)題確立檢修方案和檢修時(shí)間。因此斷路器的狀態(tài)評(píng)估在國(guó)內(nèi)外相繼展開(kāi)，文提出的模糊綜合評(píng)判法是利用模糊隸屬度函數(shù)和層次分析法構(gòu)建多因素集評(píng)估模型，但層次分析法確定權(quán)重主觀臆斷性太強(qiáng)，易導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不一致，為此文運(yùn)用灰度理論對(duì)層次分析法確定的權(quán)重進(jìn)行拓展，有效提高了評(píng)估結(jié)果可信度；文取締常規(guī)方法中權(quán)重的概念，將突變理論和模糊隸屬度函數(shù)結(jié)合起來(lái)，很好地解決了主觀因素對(duì)評(píng)判結(jié)果的影響，使得評(píng)估結(jié)果更準(zhǔn)確；文采用物元理論中的關(guān)聯(lián)函數(shù)確定指標(biāo)數(shù)據(jù)與某狀態(tài)等級(jí)間的關(guān)系，根據(jù)物元大小判斷狀態(tài)等級(jí)。

　　文評(píng)估方法中評(píng)估指標(biāo)體系均采用型式試驗(yàn)指標(biāo)集，包含電氣特性、運(yùn)行參數(shù)、絕緣介質(zhì)等4 大部分?jǐn)?shù)10 種指標(biāo)，指標(biāo)過(guò)于繁雜，計(jì)算量大，特別是某些指標(biāo)在線(xiàn)不可監(jiān)測(cè)，不適用在線(xiàn)狀態(tài)評(píng)估，而且評(píng)估結(jié)果也僅為指標(biāo)隸屬度或關(guān)聯(lián)度簡(jiǎn)單的線(xiàn)性相加。筆者針對(duì)上述問(wèn)題，首先根據(jù)12~40.5 kV中壓真空斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和操作機(jī)構(gòu)失靈、導(dǎo)電觸頭燒蝕、滅弧室真空度劣化及隔離觸頭接觸不良等常見(jiàn)故障，建立了包含振動(dòng)信號(hào)相似性、剩余電壽命、真空度和觸頭溫度4 個(gè)指標(biāo)的中壓真空斷路器評(píng)估指標(biāo)體系，極大優(yōu)化指標(biāo)數(shù)量，在保證指標(biāo)能夠囊括故障特征的同時(shí)確保其在線(xiàn)可監(jiān)測(cè)性；然后提出一種運(yùn)用模糊理論和DS 證據(jù)理論相結(jié)合的在線(xiàn)評(píng)估模型。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為該模型將模糊隸屬度函數(shù)作為DS 證據(jù)理論中的基本信任分配函數(shù)，采用改進(jìn)的Levre 合成規(guī)則彌補(bǔ)DS 合成規(guī)則存在的缺陷，不同于模糊理論簡(jiǎn)單線(xiàn)性疊加，DS 證據(jù)理論在進(jìn)行指標(biāo)參數(shù)融合過(guò)程中，剔除沖突證據(jù)影響，最后根據(jù)置信度準(zhǔn)則決策規(guī)則給出評(píng)估結(jié)果。

　　1、中壓真空斷路器指標(biāo)系分析

　　中壓真空斷路器是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的整體，主要由機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)部件、電氣控制和真空滅弧室3 大部分構(gòu)成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由真空滅弧室真空度引起的故障占真空斷路器總故障的18.1%，電氣控制及其輔助回路故障占9.5%，機(jī)械故障占67.6%，其他故障4.8%。可見(jiàn)，要實(shí)現(xiàn)真空斷路器狀態(tài)的全面評(píng)估，所選指標(biāo)必須能夠正確而有效地描述這3 大部分的運(yùn)行狀態(tài)。

　　國(guó)內(nèi)外有關(guān)斷路器機(jī)械和電氣控制的故障診斷和狀態(tài)評(píng)估主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)、分析處理分合閘線(xiàn)圈電流波形或振動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)。分合閘線(xiàn)圈電流波形是一條帶有若干拐點(diǎn)的平滑曲線(xiàn)，這些拐點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)著斷路器分合閘操作過(guò)程中部件的動(dòng)作時(shí)刻，然后將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到的電流波形與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下波形進(jìn)行比較，觀察其中異常點(diǎn)，即可判斷出斷路器機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件以及電氣控制部分存在的故障或所處的運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)；振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)是一種非侵入式監(jiān)測(cè)手段，斷路器的一個(gè)完整分合閘動(dòng)作由若干具有固定順序的子動(dòng)作組成，每個(gè)子動(dòng)作都是振動(dòng)信號(hào)的激勵(lì)源，因而振動(dòng)信號(hào)同樣能夠有效全面地反映斷路器機(jī)械操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)部件以及電氣控制的運(yùn)行狀態(tài)。目前有關(guān)振動(dòng)信號(hào)的分析處理存在多種方法，比如小波包、短時(shí)能量等，文利用小波包算法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解、重構(gòu)，提取其中有用信息，然后再運(yùn)用相似性原則對(duì)各層重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行波形辨識(shí)，從而確定斷路器運(yùn)行狀態(tài)。

　　真空滅弧室是真空斷路器核心機(jī)構(gòu)，真空度是描述真空滅弧室的重要指標(biāo)之一。真空滅弧室受其制造材料、生產(chǎn)條件和工藝水平限制，內(nèi)部壓力隨著時(shí)間推移真空度逐漸降低，這將在一定程度上影響斷路器的開(kāi)斷和絕緣性能，若不及時(shí)處理，容易造成斷路器喪失工作能力。有關(guān)真空滅弧室真空度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法和裝置的研究近年來(lái)備受關(guān)注，主要有融合電容法、光電變換法、工頻耐壓法等。

　　真空滅弧室的電壽命是斷路器性能的另一個(gè)重要指標(biāo)，觸頭又是滅弧室的核心部分，因此觸頭的電壽命成為關(guān)注點(diǎn)。斷路器觸頭的電磨損取決于開(kāi)斷時(shí)的燃弧能量，而燃弧能量則是由燃弧電流和時(shí)間決定的，又燃弧時(shí)間具有統(tǒng)計(jì)平均值，因而只需監(jiān)測(cè)開(kāi)斷電流大小，再根據(jù)相關(guān)算法就可獲得觸頭的電磨損。文給出了中壓真空斷路器電壽命的詳細(xì)算法及監(jiān)測(cè)技術(shù)。

　　真空斷路器運(yùn)行一段時(shí)間后，磨損和氧化會(huì)使斷路器隔離觸頭的接觸電阻變大，進(jìn)而引起觸頭溫升，若超過(guò)觸頭材料臨界溫度，觸頭的耐電能力將顯著下降。目前觸頭溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有接觸式和非接觸式兩種。文介紹了一種利用光纖溫度傳感器測(cè)量真空斷路器觸頭溫度的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　綜上所述，筆者基于故障發(fā)現(xiàn)全面、合理以及可在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等原則選取了振動(dòng)信號(hào)相似性、剩余電壽命、真空度和觸頭溫度4 項(xiàng)指標(biāo)描述斷路器的健康狀態(tài)。中壓真空斷路器的狀態(tài)評(píng)估是一個(gè)多指標(biāo)決策問(wèn)題， 建立科學(xué)完備的指標(biāo)體系是構(gòu)建中壓真空斷路器狀態(tài)評(píng)估模型的基礎(chǔ)。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　筆者針對(duì)中壓真空斷路器的結(jié)構(gòu)及常見(jiàn)故障，選取了振動(dòng)相似性、真空度、剩余電壽命和觸頭溫度4 個(gè)指標(biāo)描述斷路器的健康狀況，在簡(jiǎn)化指標(biāo)數(shù)量同時(shí)也確保了指標(biāo)可在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；基于此構(gòu)建中壓真空斷路器的模糊—DS 證據(jù)理論評(píng)估模型；運(yùn)用DS合成規(guī)則原理合成各指標(biāo)證據(jù)， 在各指標(biāo)證據(jù)間存在強(qiáng)沖突導(dǎo)致DS合成規(guī)則不適用時(shí)，采用改進(jìn)的Levre 合成規(guī)則融合指標(biāo)證據(jù)；有別于常規(guī)的證據(jù)理論決策方法， 運(yùn)用基于置信度準(zhǔn)則決策規(guī)則給出斷路器的狀態(tài)評(píng)估結(jié)果。文中實(shí)例充分證明了該模型的正確性和有效性。