伴随新型电力系统建设工作的蓬勃开展，大量分布式电源并入配电网，配电网成为电力系统的重要环节，使配电设备的态势感知变得愈加急迫。负荷开关可以开断负荷电流及短路电流，是中压环网柜中的重要设备。一旦机械机构发生故障，就会导致开关拒动，对配电网调度造成很大影响。因此，开展负荷开关机械状态在线检测工作，有利于保障开关动作的可靠性、提高配电网供电安全性。
统计数据表明，机械特性不良是开关故障的主要原因，其中操动机构故障占比最大。常用的检测方法包括振动信号分析法、开关行程检测法、红外测温及电动机电流信号分析法等。已有文献对隔离开关、断路器的研究居多，对负荷开关的研究相对较少。
负荷开关属于瞬动式电气设备，在收到分合闸指令时，储能电动机得电带动传动齿轮旋转，从而带动连杆机构实现压缩弹簧储能。负荷开关在动作过程中可能会发生卡涩现象，其储能电动机电流形态能有效反映开关的机械状态。因此，福州大学电气工程与自动化学院、国网福建省电力有限公司龙岩供电公司的黄海燕、高伟等研究者，提出一种基于改进动态时间规整的负荷开关卡涩故障检测方法。
图1 负荷开关卡涩故障诊断流程
研究者首先利用滑动均值滤波实时处理电动机电流信号，滤除干扰信号。其次，制定动作电流的录波启动和停止判据，以确保记录完整的电动机动作电流。随后，通过距离公式调整、算法加速和存储空间优化对动态时间规整（DTW）进行改进。以开关正常状态的电流信号为标准波形，利用IDTW计算对比波形与标准波形的标准化距离，并制定边界阈值实现对开关状态的辨识。最后，设计一套在线诊断终端，实现所提算法的工程化。
图2 现场实验情况
研究者进一步表示，该方法需要存储一组正常的电动机电流波形，利用IDTW计算对比波形与正常电动机电流波形的标准化距离，并设定边界阈值来辨识开关卡涩故障状态。本次所提改进措施加快了算法执行速度，减少了算法所需存储空间，解决原有算法存在的占用内存空间大、计算时间长的问题。
图3 在线诊断终端
他们通过实验发现，对于两种不同型号负荷开关的电动机电流信号，所提算法均能准确启动，对模拟的卡涩故障的辨识准确率分别达到99%与99.37%，充分说明所提方法具备较强的适应性，所设计的在线诊断终端能够实现准确、快速地检测不同类型开关的卡涩故障。
本工作成果发表在2024年第6期《电气技术》，论文标题为“基于改进动态时间规整的直流电动机驱动负荷开关卡涩故障辨识”，作者为黄海燕、高伟 等。