高压隔分开关是电力体系中利用最为普遍的装备之一，依据安装所在分歧可分为户外型与户内型。户外高压隔分开关因历久受到外在情况的不良影响，其故障产生率相对更高。户外高压隔分开关的频发故障主要有导电回路发烧、操作失灵、绝缘子断裂以及外面锈蚀等。绝年夜多半户外高压隔分开关故障可经由过程电网运维单元季节性反省事情发现和打消。如运维职员可经由过程红外测温等方式反省导电回路是否发烧，经由过程采纳图谱辨认或超声波探伤等妙技查找断裂瓷瓶，但对付弹簧故障、机器堵塞等相对隐蔽的内部机器故障，惯例监测手腕不实用，需从高压隔分开关的机理角度入手，构建特定反省办法[1]。
很多学者经由过程研讨异步电念头转矩与定子电流特征及机构故障间的关系，树立了新型高压隔分开关机构故障诊断办法。文献[2]提出主轴转角光阴特征与转矩有关，当传念头构呈现故障时其特征曲线会有必定的变化，经由过程判别曲线可诊断是否呈现机构故障。但单个转矩加扭转角度(或光阴轴)的精度不敷以进行故障检测。是以对付高压隔分开关机构的故障诊断较好的办理计划是构建一个分类模子，经由过程综合各类定子电流特性量来阐发机构的故障类型。
Frechet是一种用于评估空间序列曲线类似性的紧张算法。该算法着重于应用空间中两条曲线的路径间隔，以评估两条曲线的类似性。基于Frechet间隔算法的高压隔分开关机构故障诊断办法，可节俭对年夜量样本数据的训练进程，且无需提取电流或其他曲线的特性。高压隔分开关机构的事情原理和诊断进程满意对高压隔分开关机构典型故障的现实诊断要求，轻便易行。
1 电机定子电流特征阐发
事情原理。本文以供电体系输配电中常用的GW4高压隔分开关为例。这种隔分开关使用CX-6电气机构和三相异步电念头。高压隔分开关中使用的三相异步电念头的事情原理是：当三相正弦电流流过定子绕组时，电念头将发生频率为fp的扭转磁场，同时磁场在转子绕组中发生sfp频率的感应电动势，此中s是转差率。经由过程该电动势可得到高压隔分开关事情时代的感应电流，是以经由过程阐发电流特征可评估高压隔分开关是否存在机器故障。
电流旌旗灯号采样滤波设计。在高压隔分开关打开和闭合进程中，电念头定子电流包括年夜量谐波分量，是以必要采样滤波。为得到抱负旌旗灯号，经由过程模拟低通滤波器对电流旌旗灯号(持续非周期旌旗灯号)进行滤波以得到离散非周期旌旗灯号，然后对该离散旌旗灯号进行数字滤波以得到离散非周期旌旗灯号。高压隔分开关正常事情时得到的电流曲线如图1，可看出闭合进程光阴约为3.0s，电机启动进程光阴约为0.2s。启动时定子扭转磁场会高速切割固定转子，从而使定子电流立刻到达4.10A。
图1 正常电流曲线
图1 正常电流曲线 下载原图
图2 高压隔分开关机构典型故障状况电流曲线图
图2 高压隔分开关机构典型故障状况电流曲线图 下载原图
故障事情进程的动作电流曲线阐发。在对北京某变电站进行现场调研后，联合高压隔分开关故障检测的相关研讨结果，将高压隔分开关合闸进程中的典型故障分为三类：机器卡涩(T1)、弹簧失效(T2)以及开闭不充足(T3)，其故障表示及故障缘故原由分离为：电流有用值在稳态工况下呈现波峰(比正常工况高0.2A左右)、边频分量增年夜。表示为呈现机构卡涩时力矩增长，电机电流随之上升；合闸的冲击增年夜，对应的电流在2.4s时比正常工况高0.3A左右，边频分量表示为纰谬称。表示为弹簧失效，弹簧起不到均衡机构的重力矩的作用，需增年夜力矩以完成合闸操作；在合闸进程的第2.4s，电流有用值显著增益，比正常高0.5A左右，而且电流有用值波形有显著的畸变，但边频量表示不显著。表示为开闭不充足。
2 基于Frechet间隔的高压隔分开关机构故障诊断
2.1 故障诊断设计进程
在高压隔分开关机构的故障诊断中主要步调为：获取并分类典型故障曲线。从现场获取年夜量高压隔分开关机构的事情电流曲线，并对其进行筛选和分类；树立各类故障的曲线模板。阐发上述故障曲线并树立各类故障的曲线模板，用于后续测试曲线的类似性比拟；计算Frechet间隔。网络一条新故障曲线，计算该曲线与各类故障模板之间的Frechet间隔；类似度比拟。经由过程计算Frechet间隔得到新网络的断层曲线与各类故障曲线间的类似度，并经由过程比拟得到类似度最高的故障曲线，并将其所属的故障分类输出为成果。故障诊断总体设计为：待测曲线/模板曲线-弗雷歇间隔计算-类似度比拟-成果输出。
2.2 Frechet间隔算法概述
1906年法国数学家Frechet提出空间间隔的观点，后来将其称为Frechet间隔[2,3,4]。Frechet间隔的提出为描写空间路径的类似性提供了新思绪，从而进步了空间中两条曲线之间类似性的评估效力。Frechet间隔的界说如下：
设存在器量空间L上的两条持续曲线L1和L2，此中曲线L1和L2各满意式L1:[0,1]→L和式L2:[0,1]→L。设α和β是单元区间[0,1]上的两个从新参数化函数，且α和β满意式α:[0,1]→[0,1]、β:[0,1]→[0,1]，曲线L1和L2之间的Frechet间隔F(L1，L2)为F(L1,L2)=infmax{d(L1(α(t))),L2(β(t))}，此中α,β∈[0,1]t∈[0,1]，d是L上的器量函数。Frechet间隔的提出可以或许将空间中两曲线之间的间隔详细化，基于该思惟，本文设计实现两曲线类似性断定的进程如图3。
图3 两曲线类似性断定流程图
图3 两曲线类似性断定流程图 下载原图
在图1中，待测曲线L1和模板曲线L2的坐标化是该两曲线类似性断定的根基。P={p(1),p(2),...,p(n),...p(N)}为L1、Q={q(1),q(2),...,q(m),...,q(M)}为L2各采样点的坐标聚拢。此中p(n)=(xn,yn)，n为曲线L1上采样点序号，满意n∈[1,N]，xn和yn分离是采样点的横坐标和纵坐标。此中，Q(m)=(x*m,y*m)，m为曲线L2上采样点序号，满意m∈[1,M]，x*m和y*m分离是采样点的横坐标和纵坐标。曲线L1和曲线L2之间的间隔矩阵D1为L1和L2上各采样点之间间隔形成的矩阵，如式(1)所示。此中，dmn为L1上第n个点和L2上第m个点之间的间隔，即。
L1和L2上两点间最年夜间隔dmax=max(D1)，最小间隔为dmin=min(D1)。目的间隔f设置为dmin。并设置目的间隔f的轮回增加距离r为，二值矩阵D2从矩阵D1变换而来。将矩阵D1中小于目的间隔f的元素设置为1，将矩阵D1中年夜于目的间隔f的元素设置为0即可获得二值矩阵D2，如式(2)所示。此中，D2矩阵元素值只能为0或1，n∈[1,N]，m∈[1,M]。
目的距离路径R的有无，关系着在目的间隔f下可否找到曲线L1和曲线L2之间的Frechet间隔。目的距离路径R需满意如下前提：R的出发点为d′11，终点为d′MN；路径在经由过程点d′mn后，其下一个经由过程点只能为d′(m+1)n、d′m(n+1)、d′(m+1)(n+1)中的一个；路径R中所有点的值都必需为1。
2.3 Frechet间隔在道岔故障诊断中的利用
Frechet曲线间隔的提出为计算两条曲线间的类似度上开拓了一种新的比拟办法。在对高压隔分开关机构的故障曲线进行分类和比拟的进程中将对类似度进行计算，并将类似度Z界说为Z=1/F，此中F为Frechet间隔。可看出类似度与Frechet间隔成反比，即Frechet间隔越小，两条曲线之间的类似度越高。在对高压隔分开关机构的故障曲线进行分类和比拟的进程中，故障模板曲线分歧获得的Frechet间隔和类似度也分歧。对高压隔分开关机构的故障曲线进行分类即：比拟得到的Frechet间隔和类似度的进程，然后经由过程该进程肯定要测试的高压隔分开关机构的故障为类似度最高的模板曲线的模式。
3 利用实例阐发与验证
本次进行实例验证时，将使用上述故障类型和图2中的高压隔分开关机构的故障电流曲线作为计算Frechet间隔的模板曲线。从北京某变电站的电力监控体系中拔取属于T1的高压隔分开关机构的电源故障曲线作为测试曲线，使用本文提出的Frechet间隔算法计算类似度，三种典型故障模子下诊断的类似度成果分离为3.71/2.73/3.32，可看出，待测故障曲线与对应于T3故障的电流曲线的类似度最低，而对应于T1故障的电流曲线的类似度最高，是以可肯定此次诊断的高压隔分开关机构故障为T1。这种类型的故障与预期的设置同等，注解可以使用Frechet间隔算法可以或许正确诊断高压隔分开关机构的故障。
从北京某变电所微机监控体系中选择30条高压隔分开关机构故障曲线，即每种故障曲线的10条对其进行批量验证，诊断成果正确度均为100%。由此可知，本文提出的采纳Frechet间隔计算的高压隔分开关机构故障诊断办法可以或许正确诊断本文总结的三种典型故障，诊断精确率到达100%。
4 结论与不敷
本文以高压隔分开关机构故障诊断为研讨偏向。起首经由过程现场调研和相关研讨结果，总结了高压隔分开关机构三种常见典型故障，并对其对应的电流曲线进行了列表和阐发；其次针对高压隔分开关机构故障诊断繁杂、诊断精确率低的毛病，提出经由过程计算Frechet间隔断定两条曲线类似性，并将该办法利用到高压隔分开关机构故障诊断中，以三种常见典型故障曲线为模板，对采集故障曲线进行了诊断；末了经由过程实例验证了本文提出的高压隔分开关机构故障诊断办法可以或许正确辨认故障类型，可以或许满意高压隔分开关机构在实践中的必要。
不敷之处在于，本文网络的高压隔分开关机构典型故障类型数目少，不克不及有用诊断所有故障曲线。在往后的研讨中将进一步网络现场数据，总结更多的高压隔分开关机构故障曲线模子用于对其进行故障诊断。
