中壓真空斷路器在線狀態(tài)評估是實施狀態(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)理論在線狀態(tài)評估模型，在分析真空斷路器構(gòu)造和常見故障基礎(chǔ)上建立評估指標體系；依據(jù)模糊隸屬度函數(shù)原理確定斷路器各指標證據(jù)的基本信任分配；運用DS 證據(jù)理論中的規(guī)則合成原理融合各指標證據(jù)，采用改進的Levre 合成規(guī)則彌補DS 規(guī)則合成存在的缺陷；然后基于置信度準則決策規(guī)則給出斷路器的狀態(tài)評估結(jié)論。實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，檢修費用超過總檢修費用一半以上。斷路器的檢修從最初事后檢修，到后期計劃檢修，雖然解決了被動性問題，但仍存在盲目性和經(jīng)濟性差等突出問題，計劃檢修還有檢修過程中易引入新故障的弊端。為此提出狀態(tài)檢修，即基于斷路器在線監(jiān)測獲得的指標參數(shù)對中壓斷路器運行狀態(tài)進行評估， 然后針對存在問題確立檢修方案和檢修時間。因此斷路器的狀態(tài)評估在國內(nèi)外相繼展開，文提出的模糊綜合評判法是利用模糊隸屬度函數(shù)和層次分析法構(gòu)建多因素集評估模型，但層次分析法確定權(quán)重主觀臆斷性太強，易導(dǎo)致評估結(jié)果不一致，為此文運用灰度理論對層次分析法確定的權(quán)重進行拓展，有效提高了評估結(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，很好地解決了主觀因素對評判結(jié)果的影響，使得評估結(jié)果更準確；文采用物元理論中的關(guān)聯(lián)函數(shù)確定指標數(shù)據(jù)與某狀態(tài)等級間的關(guān)系，根據(jù)物元大小判斷狀態(tài)等級。

　　文評估方法中評估指標體系均采用型式試驗指標集，包含電氣特性、運行參數(shù)、絕緣介質(zhì)等4 大部分數(shù)10 種指標，指標過于繁雜，計算量大，特別是某些指標在線不可監(jiān)測，不適用在線狀態(tài)評估，而且評估結(jié)果也僅為指標隸屬度或關(guān)聯(lián)度簡單的線性相加。筆者針對上述問題，首先根據(jù)12~40.5 kV中壓真空斷路器的結(jié)構(gòu)特點和操作機構(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故障，建立了包含振動信號相似性、剩余電壽命、真空度和觸頭溫度4 個指標的中壓真空斷路器評估指標體系，極大優(yōu)化指標數(shù)量，在保證指標能夠囊括故障特征的同時確保其在線可監(jiān)測性；然后提出一種運用模糊理論和DS 證據(jù)理論相結(jié)合的在線評估模型。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認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)，采用改進的Levre 合成規(guī)則彌補DS 合成規(guī)則存在的缺陷，不同于模糊理論簡單線性疊加，DS 證據(jù)理論在進行指標參數(shù)融合過程中，剔除沖突證據(jù)影響，最后根據(jù)置信度準則決策規(guī)則給出評估結(jié)果。

　　1、中壓真空斷路器指標系分析

　　中壓真空斷路器是一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的整體，主要由機械操動機構(gòu)及傳動部件、電氣控制和真空滅弧室3 大部分構(gòu)成。據(jù)統(tǒng)計，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%，機械故障占67.6%，其他故障4.8%�？梢姡�要實現(xiàn)真空斷路器狀態(tài)的全面評估，所選指標必須能夠正確而有效地描述這3 大部分的運行狀態(tài)。

　　國內(nèi)外有關(guān)斷路器機械和電氣控制的故障診斷和狀態(tài)評估主要是通過監(jiān)測、分析處理分合閘線圈電流波形或振動信號實現(xiàn)。分合閘線圈電流波形是一條帶有若干拐點的平滑曲線，這些拐點分別對應(yīng)著斷路器分合閘操作過程中部件的動作時刻，然后將現(xiàn)場監(jiān)測到的電流波形與標準狀態(tài)下波形進行比較，觀察其中異常點，即可判斷出斷路器機械操動機構(gòu)、傳動部件以及電氣控制部分存在的故障或所處的運行狀態(tài)等級；振動信號監(jiān)測是一種非侵入式監(jiān)測手段，斷路器的一個完整分合閘動作由若干具有固定順序的子動作組成，每個子動作都是振動信號的激勵源，因而振動信號同樣能夠有效全面地反映斷路器機械操動機構(gòu)、傳動部件以及電氣控制的運行狀態(tài)。目前有關(guān)振動信號的分析處理存在多種方法，比如小波包、短時能量等，文利用小波包算法對振動信號進行分解、重構(gòu)，提取其中有用信息，然后再運用相似性原則對各層重構(gòu)信號進行波形辨識，從而確定斷路器運行狀態(tài)。

　　真空滅弧室是真空斷路器核心機構(gòu)，真空度是描述真空滅弧室的重要指標之一。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斷和絕緣性能，若不及時處理，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監(jiān)測方法和裝置的研究近年來備受關(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重要指標，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。斷路器觸頭的電磨損取決于開斷時的燃弧能量，而燃弧能量則是由燃弧電流和時間決定的，又燃弧時間具有統(tǒng)計平均值，因而只需監(jiān)測開斷電流大小，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算法及監(jiān)測技術(shù)。

　　真空斷路器運行一段時間后，磨損和氧化會使斷路器隔離觸頭的接觸電阻變大，進而引起觸頭溫升，若超過觸頭材料臨界溫度，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量真空斷路器觸頭溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)。

　　綜上所述，筆者基于故障發(fā)現(xiàn)全面、合理以及可在線監(jiān)測等原則選取了振動信號相似性、剩余電壽命、真空度和觸頭溫度4 項指標描述斷路器的健康狀態(tài)。中壓真空斷路器的狀態(tài)評估是一個多指標決策問題， 建立科學(xué)完備的指標體系是構(gòu)建中壓真空斷路器狀態(tài)評估模型的基礎(chǔ)。

　　4、結(jié)語

　　筆者針對中壓真空斷路器的結(jié)構(gòu)及常見故障，選取了振動相似性、真空度、剩余電壽命和觸頭溫度4 個指標描述斷路器的健康狀況，在簡化指標數(shù)量同時也確保了指標可在線監(jiān)測；基于此構(gòu)建中壓真空斷路器的模糊—DS 證據(jù)理論評估模型；運用DS合成規(guī)則原理合成各指標證據(jù)， 在各指標證據(jù)間存在強沖突導(dǎo)致DS合成規(guī)則不適用時，采用改進的Levre 合成規(guī)則融合指標證據(jù)；有別于常規(guī)的證據(jù)理論決策方法， 運用基于置信度準則決策規(guī)則給出斷路器的狀態(tài)評估結(jié)果。文中實例充分證明了該模型的正確性和有效性。