伴随新型電力系統建設工作的蓬勃開展，大量分布式電源并入配電網，配電網成為電力系統的重要環節，使配電裝置的态勢感覺變得愈加急迫。負荷開關可以開斷負荷電流及短路電流，是中壓環網櫃中的重要裝置。一旦機械機構發生故障，就會導緻開關拒動，對配電網排程造成很大影響。是以，開展負荷開關機械狀态線上檢測工作，有利于保障開關動作的可靠性、提高配電網供電安全性。
統計資料表明，機械特性不良是開關故障的主要原因，其中操動機構故障占比最大。常用的檢測方法包括振動信号分析法、開關行程檢測法、紅外測溫及電動機電流信号分析法等。已有文獻對隔離開關、斷路器的研究居多，對負荷開關的研究相對較少。
負荷開關屬于瞬動式電氣裝置，在收到分合閘指令時，儲能電動機得電帶動傳動齒輪旋轉，進而帶動連杆機構實作壓縮彈簧儲能。負荷開關在動作過程中可能會發生卡澀現象，其儲能電動機電流形态能有效反映開關的機械狀态。是以，福州大學電氣工程與自動化學院、國網福建省電力有限公司龍岩供電公司的黃海燕、高偉等研究者，提出一種基于改進動态時間規整的負荷開關卡澀故障檢測方法。
圖1 負荷開關卡澀故障診斷流程
研究者首先利用滑動均值濾波實時處理電動機電流信号，濾除幹擾信号。其次，制定動作電流的錄波啟動和停止判據，以確定記錄完整的電動機動作電流。随後，通過距離公式調整、算法加速和存儲空間優化對動态時間規整（DTW）進行改進。以開關正常狀态的電流信号為标準波形，利用IDTW計算對比波形與标準波形的标準化距離，并制定邊界門檻值實作對開關狀态的辨識。最後，設計一套線上診斷終端，實作所提算法的工程化。
圖2 現場實驗情況
研究者進一步表示，該方法需要存儲一組正常的電動機電流波形，利用IDTW計算對比波形與正常電動機電流波形的标準化距離，并設定邊界門檻值來辨識開關卡澀故障狀态。本次所提改進措施加快了算法執行速度，減少了算法所需存儲空間，解決原有算法存在的占用記憶體空間大、計算時間長的問題。
圖3 線上診斷終端
他們通過實驗發現，對于兩種不同型号負荷開關的電動機電流信号，所提算法均能準确啟動，對模拟的卡澀故障的辨識準确率分别達到99%與99.37%，充分說明所提方法具備較強的适應性，所設計的線上診斷終端能夠實作準确、快速地檢測不同類型開關的卡澀故障。
本工作成果發表在2024年第6期《電氣技術》，論文标題為“基于改進動态時間規整的直流電動機驅動負荷開關卡澀故障辨識”，作者為黃海燕、高偉 等。