夏佾[1]2015年在《高压断路器故障诊断方法研究及监测系统软件设计》文中指出高压断路器是电力系统的基本组成元件,在电力系统中起着控制和保护的作用。可以说,高压断路器性能的可靠性直接影响到电力系统安全与稳定运行。随着高压断路器使用时间的增加,及时对其进行维护,检修是十分必要的。传统的“定期检修”方式缺乏科学性,造成人力物力财力的浪费,而且很容易造成新的故障隐患,降低了设备的利用率。因此,对高压断路器状态实行在线监测,实时监测高压断路器的运行状态,不仅具有一定的经济意义,同时也是变电站自动化发展的必然趋势,并为设备的状态检修提供了依据。本文主要对SF6断路器的状态进行在线监测。首先,介绍了SF6断路器的基本结构和工作原理,并分析了高压断路器常见故障类型及其故障原因,确定了主要的监测量。然后,设计了一套高压断路器在线监测与故障诊断系统,包括采样单元和上位机单元两大部分。采样单元是一种基于ARM和FPGA双核的数据采集和通信模块。随后着重介绍了基于C#的软件设计,包括上位机软件和服务器软件。主要涉及人机界面的设计,网络通信等方面。现场试验结果表明,该软件能够实现高压断路器的数据采集、存储、处理、通信、波形显示等功能,满足了在线监测系统的要求。最后,提出了基于灰色关联分析和D-S证据理论的高压断路器故障诊断方法,详细介绍了其故障诊断模型和计算步骤,并应用于高压断路器实例中。实验结果证明,该方法克服了单一诊断方法推理能力弱,容错率低的缺点,大大提高了故障诊断的准确性。
龚蔚[2]2007年在《高压断路器在线监测和状态评估系统的研究》文中认为作为电力系统的关键设备,高压断路器的运行状态直接影响电力系统的稳定性和可靠性,如果发生故障或事故,会引起或扩大电网的事故,造成很大损失。因为现行的定期维修体制存在一定的弊端,例如临时性维修不足、维修过剩、因盲目维修或检修不当引发检修事故等,所以要大力推广以状态监测与故障诊断为基础的状态维修体制。高压断路器在线监测的研究,对提高电力系统的维修水平,具有重要的经济意义和社会意义。本文在探讨电力设备维修体制的基础上,评述了高压断路器状态监测的现状和实行状态监测的必要性和可能性。分析了断路器的行程—时间特性、分(合)闸线圈电流等参数的监测原理,研究并构建了高压断路器的在线监测系统,并进一步探讨了在线监测系统与综合自动化控制系统整合的可行性。综合状态评估、诊断的需要与可操作性,选择反映高压断路器运行状态的主要技术参数,作为评判因素,根据突变理论的思想和高压断路器的作用机理,对高压断路器状态进行了多层次目标分解,建立了高压断路器运行状态的综合评判模型；根据各评判因素对高压断路器工作状态的影响程度,结合评判因素的自身特性,明确了各因素的模糊隶属度函数,并利用归一化公式进行量化递归运算,求出了断路器总突变隶属度的函数值,从而分析判断高压断路器的运行状态。通过实例验证,该评估模型能够较好地把表征高压断路器运行状态的各种参数有机地结合起来,有效地评估高压断路器的整体工作性能。
刘海锋[3]2017年在《高压断路器运行状态监测系统的研究》文中研究说明随着我国特高压与智能电网的提出,保证电网及电气设备的安全稳定运行变得愈加重要。在此背景下,电气设备的状态监测与故障诊断技术则愈发引起专家学者们的关注。高压断路器作为电力系统中重要的一次设备,具有控制和保护双重功能,对于电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。因此,研究高压断路器的状态监测与故障诊断技术,可以及时发现其故障,提高了高压断路器的运行可靠性与安全性。此外,通过实时监测高压断路器的运行状态,可实现预测性检修,避免了不必要的检修和停电,从而增大设备的维修保养周期,提高设备的利用率,减少维修保养费用,因而具有重要的经济意义及社会效益。首先介绍了高压断路器的基本类型,以应用最广泛的SF_6高压断路器为例分析了其基本结构。然后介绍了高压断路器的常见故障,并结合各种故障类型,提出了高压断路器运行状态监测的基本要求。列出了高压断路器机械特性参量,提出了各信号特征量的提取方法。基于吸附势对吸附效应进行了定量描述,研究了吸附效应对湿度监测的影响。介绍了高压断路器状态监测系统结构、功能模块及主要功能。在此基础上,分别从状态监测原理、硬件结构和软件流程叁个角度,提出高压断路器SF_6气体与机械特性的状态在线监测方案。最后,并将该系统应用到500kV辛安变电站SF_6断路器的实际工程中。通过该状态监测系统所测得断路器分合闸线圈电流波形与西开测试台所测得的电流波形进行对比,验证了本文所研发的高压断路器状态监测系统的正确性及可行性。
易慧[4]2006年在《高压断路器新型状态监测装置的研制》文中研究指明近年来,变电站自动化技术取得了很大进步,但在反映电气设备健康状况的状态监测方面还有所欠缺,不能做到真正意义上的无人值守。变电站中断路器是机械和电气动作频繁的设备,易于发生故障,断路器的状态监测技术是实现变电站无人值守的关键一环。本文在介绍高压断路器状态监测技术发展现状的背景下,围绕研制一种新型变电站高压断路器状态监测系统和解决相关的技术问题展开论述。本文重点工作是高压断路器在线状态监测装置的研制,提出了一种改进的集中式变电站高压断路器在线监测装置结构,具有较高的性价比,尤其适合中小型变电站高压断路器综合状态监测的需要,同时也能够方便地通过扩展来实现大型变电站的高压断路器的状态监测;在将来普遍采用智能传感变送器的条件下,该装置硬件系统还可应用于变电站其它电力设备的状态监测,有很好的通用性能。另外,为这台高压断路器在线状态监测装置设计了完备的综合功能,可在线监测高压断路器的机械特性、电寿命、二次操作回路完好性以及其各种绝缘状态。监测装置核心处理模件基于DSP+CPLD模式,包括叁块数据采集处理模板和一块管理模板,CPLD的应用实现了对DSP众多外围芯片的扩展和逻辑控制,提高了装置硬件的集成度。硬件设计上保证了多CPU模板并行工作时的各种要求,各数据采集处理模板在数据管理模板的配合下能够实现数据的同步采集和扰动下的同步启动,并可接受外部(譬如GPS)同步信号。设计了一种简单适用的前端4～20mA直流信号隔离变换回路,其特点是隔离变换回路不需要专门的隔离电源;同时基于此电路制作了统一接口插件。按照目前前端传感器智能化和普遍采用4～20mA模拟接口的发展趋势,这种接口设计有利于装置的通用性和标准化。对某些不能够提供智能传感器的温度测量场合,专门设计了一种隔离测温电路,它能够有效的消除测量引线不平衡带来的测温误差,不需要给现场传感器附加独立的隔离电源。论文还论述了在状态监测方法上的改进工作。其中对于断路器电寿命的预测,采用了一种基于最小二乘法的综合评估方法;对于利用电量监视断路器机械等特性方面,提出了一种基于小波理论的方法,可更准确获得基于操作电流的动作过程和基于主触头电流的电弧起弧时刻,从而有助于提高状态监测水平。
曹国臣[5]2008年在《基于DSP的断路器在线监测与诊断系统的设计与实现》文中研究说明近年来,随着我国电力事业的迅速发展,和电力自动化系统的突飞猛进,电气设备正朝着大型化、连续化、自动化和智能化的方向发展。人们对电力系统的安全性和可靠性的要求越来越高。其结果是,一旦发生故障即使只引起生产设备极其短暂的停止工作,也会造成巨大的损失。断路器是电力系统中最重要的控制与保护设备,在电网中的作用至关重要,其故障带来的后果是十分严重的。然而电力系统中,断路器尤其是高压断路器又是数量多、检修量大、费用高的设备。目前实行的定期检修制度盲目性大,且容易引入新的故障隐患,降低设备的可靠性。为确保电气设备的安全运行,必须加强设备的管理和维修。因此,对高压断路器状态实行在线监测,为设备的检修提供依据是高压断路器监测和诊断技术的发展方向。高压断路器在线监测,是指对运行的高压断路器的状态量进行不间断的实时监测,将采集到的信号量进行加工处理,使之成为有用的信息,通过信号识别来判断出高压断路器故障和异常部位、原因和程度,预测高压断路器故障或异常可能发展的速度和后果,定出维修计划和项目。本文的主要工作及取得的成果如下:(1)在总结国内外高压断路器在线监测与诊断技术研究现状及发展趋势的基础上,结合当前嵌入式技术和传感技术的实际,提出了一种基于DSP的高压断路器在线监测与诊断系统的设计方案。(2)系统阐述了高压断路器在线监测的主要原理,并对主要参数进行了标定。(3)在对高压断路器在线监测与诊断系统进行功能规划的基础上,给出了下位机监测系统的总体设计,阐述了该系统各功能模块的软、硬件的设计方案和实现过程。特别是针对目前国内石墨喷口断路器的特点,详细阐述了其设计的主要原理,设计并实现了石墨喷口测量单元。(4)设计并实现了上位机高压断路器在线监测与诊断系统CBTM-2000,给出了系统的主要工作流程和实现过程。(5)经现场调试,系统运行良好。
卞皓玮[6]2012年在《高压断路器在线监测与故障诊断系统研究》文中研究指明对电力设备进行在线监测,是实现设备预知性维修的重要前提,是保证设备安全可靠运行的关键,也是对传统预防性试验的重大补充与发展。高压断路器是电力系统中最重要、最复杂的电气设备之一,它对电力系统的安全运行起重要作用。当它发生故障或事故时可能引起电网事故,甚至扩大事故,造成严重的经济损失。高压断路器所造成的事故在电力设备故障中占较高比例。因此,对高压断路器进行实时监控,及时了解高压断路器的工作状态对提高供电可靠性有着十分重要的意义。论文首先对高压断路器的用途、分类、结构、典型故障进行了研究,详细研究了高压断路器监测参数中的分合闸线圈电流、开断电流、储能电机电流及温度信号。其次,本文主要研究了高压断路器电气参数的测量、计算与分析方法,这些参数包括：开断电流、高压断路器的相对剩余寿命以及分合闸线圈电流。在测量开断电流时,由于设备安装的位置、外界的电磁干扰等因素,会在电流信号上迭加噪声。因此,本文将小波阀值消噪的原理应用于开断电流的测量中,消除干扰噪声,提高了开断电流的测量精度。随后研究了最大斜率法计算开断电流的方法,将计算所得的开断电流用于高压断路器相对寿命的计算中,并研究了少油断路器、SF6断路器、真空断路器电磨损计算的相关经验公式。再次,本文提出了依据分合闸线圈电流特征斜率来提取分合闸各个时间段时间特征的方法,并且进行了系统模拟实验,实验结果表明该方法可以有效的提取出分合闸各个时间段的时间特征,从而为高压断路器故障的判断提供依据。本文还首次提出了根据电网供电质量对高压断路器工作可靠性影响的研究思路,即通过实时测量并分析局部供电网络中的谐波含量,研究高压断路器与之关联的工作状态。最后,利用NI采集卡、PLC及GPRS模块搭建了高压断路器在线监测和故障诊断实验平台。编写了PLC的数据采集程序,利用GPRS模块实现了数据的远程采集,同时使用NI采集卡实现了现场数据的高速采集,并使用Lab VIEW软件开发了高压断路器用户管理与在线监控系统。论文完成了高压断路器在线监测与故障诊断的部分理论研究,完成了基于NI采集卡的现场高速数据采集与基于PLC与GPRS模块的远程数据采集的软硬件设计、开发的部分工作。
周小娜[7]2016年在《10kV智能高压真空断路器在线监测系统研究与设计》文中研究表明高压断路器是电力系统中重要的控制与保护设备,对高压断路器进行维护与检修,确保其正常运行是电网实现可靠供电的关键。高压断路器在线监测与故障诊断可以及时发现故障,为断路器从定期检修到状态检修提供条件,提高了供配电可靠性、设备利用率,减少维修保养费用。目前,高压断路器在线监系统仍然存在一些问题需进一步研究与探讨,如监测参数不完善,故障诊断准确性受采样精度、信号故障特征点提取正确性以及智能诊断算法诊断正确性的影响,抗干扰能力差等。本文针对高压断路器在线监测系统监测参数不完善、故障诊断准确性易受影响等问题,提出了一种基于DSP的高压断路器在线监测系统的研究方案。该方案以TMS320C28346为系统控制核心、16位的AD7606为采样芯片,监测参量包括合(分)闸线圈电流、储能电机电流、动触头行程以及触头温度,可实现同步采集、数据处理、LCD12864液晶显示、U盘数据存储及故障诊断,并集成了RS485通信接口,实现远距离的数据传输。其中,故障诊断采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与特征值判断相结合的方法,有效改善了傅里叶变换、小波变换等方法在信号处理分析中存在的局限性。合(分)闸电流信号与触头行程信号经EMD算法分解得到各IMF分量,通过IMF分量提取代表故障特征的关键点,并计算得到合(分)闸时间、合(分)闸电流、触头行程等特征值。储能电机电流信号经EMD算法去噪声后,提取关键点,计算储能电机电流与储能时间,根据上述特征值是否在正常阈值内,判断是否发生故障。通过在实验室搭建实验平台,以ABB真空断路器VD4为监测对象,厦门国毅科技有限公司机械特性测试仪GYT_07的测量结果为标准对比数据,验证高压断路器在线监测系统的准确性。实验结果表明,本文设计的高压断路器在线监测系统可实现合(分)闸线圈电流、储能电机电流、触头行程、触头温度的同步采集,平均误差均小于3%,可及时发现故障,具有实时性能好、测量精度高等优点。
季秋谣[8]2016年在《高压断路器在线监测与故障智能诊断技术研究》文中研究表明高压断路器能够对电网进行控制和保护,在电力系统中使用频繁,数量庞大。加强对高压断路器在线监测和故障智能诊断技术的研究,有利于促进电力设备智能化,满足智能电网的发展需求,提升电网的稳定性和可靠性。在线监测是指通过各类传感器,不间断地实时采集高压断路器的运行参数,故障智能诊断是指通过人工智能算法分析获得的数据,评估断路器工作状态,判断其潜在故障,这两种技术的结合能够为状态检修提供支持,具有广阔的应用前景。研究国内外有关技术的发展过程以及最新情况,通过历年统计数据总结断路器的常见故障,选取高压断路器的在线监测信号并加以分析。对于通过在线监测获得的数据,采用知识表的方法进行形式化,根据粗糙集理论,引入改进的贪心算法实现数据离散化和知识约简两个过程,凸显信息特征,删去冗余信息,提取关键规则,从而建立简洁明了的决策表。针对用于故障诊断的模型,选用模糊Petri网络,根据决策表规则建立网络模型,采用MYCIN推理方法,加快推理速度,提高故障诊断的效率和准确性。以断路器合闸过程常见故障为例,对决策表的建立和故障诊断的实现进行了验证。搭建完整的高压断路器在线监测和故障诊断系统,该系统由上位机和下位机组成,其中上位机是包含液晶显示触摸屏的小型工控系统,用于数据的处理和显示,下位机主要由ARM和FPGA组成,进行数据的采集和传递。上位机软件采用高级编程语言C#自主编写,拥有良好的人机交互界面,可以实现实时监测、历史查询、故障诊断等多种功能。该样机目前已通过现场试运行,取得了良好的效果。
靳文娟[9]2017年在《基于多参量的高压断路器的状态监测和故障诊断技术研究》文中认为高压断路器是电力系统中的关键设备,在电力网络中起着控制和保护的双重作用。为了保证电网安全可靠运行,要求高压断路器在正常运行时,既能开断工作电流,又能在规定时间内开断短路电流和过载电流。因此,保证高压断路器正常运行对提高电网运行可靠性至关重要。近年来人工智能方法的出现,使得基于状态监测的高压断路器维修策略发展迅速,有效提高了高压断路器状态监测和故障诊断的准确率。本研究主要侧重于SF6高压断路器的机械特性,通过在高压断路器上安装多个传感器来获取多种状态参量的数据,从这些监测数据中提取出能够反映高压断路器运行时机械特性的信息,据此评价断路器工作状态,诊断是否有故障产生。因此需要监测哪些参量、选取何种型号的传感器来测量这些数据信号以及如何安装这些传感器是本研究的工作基础。本研究通过分类统计操动机构中多种故障出现的概率,并结合文献数据统计情况,确定出研究中的主要监测参量。包括分/合闸线圈电流信号、储能电机电流信号和振动信号等。针对以上监测参量的幅值、时间分布等特性,选用合适的传感器和数据采集模块。通过在实验室搭建试验平台,对多种操动机构故障模式进行模拟,并从中获取多参量数据。根据监测数据的特征,选用轮廓法、多层小波包分解与重构、功率谱分析和信号能量包络统计等方法对所采集的数据进行信号去噪和特征值提取,并建立多参量特征与断路器状态之间的多维映射数据库,以实现对断路器状态的准确识别。高压断路器主要故障部件包括控制系统、操动系统和连杆系统。每个部件的运行状态都与多种参量的变化趋势相关。在上述状态识别的基础上,结合粒子群优化算法和支持向量机理论,开发出一套基于多参量和多维映射的高压断路器状态监测和故障诊断的方法。最后,将所开发的状态监测及故障诊断算法集成到MATLAB的GUI图形用户界面,开发了一套具有良好可视化界面和操作性的应用软件——基于多参量的高压断路器状态监测和故障诊断综合系统软件。运用所开发的软件,一方面可以对采集到的储能电机电流信号、分/合闸线圈电流信号和振动信号进行分析处理,根据信号处理结果判断高压断路器的运行状态;另一方面,可以对存量数据进行分析处理,通过分析从EMS/SCADA系统的Oracle数据库中读取出来的SOE信号,并判断历史状态下高压断路器的运行状态。论文完成了基于多参量的高压断路器在线监测和故障诊断系统的部分理论研究,完成了基于CompactRIO的现场数据采集单元的硬件和软件设计和开发的部分工作。
王升杰[10]2013年在《高压断路器故障诊断方法的研究》文中研究表明高压断路器作为电力系统中重要的开关装置，它在系统中承担着保护和控制作用。因此研究如何提高断路器运行可靠性显得十分重要。为了提高其运行可靠性，就得对其状态监测和故障诊断方法进行研究。高压断路器是一种十分复杂的机电一体化的电器，在其动作过程中将伴随着一系列的机械、电气、声等信息的产生，因而可以利用对这些状态信息的监测对其运行状态中故障发生与否进行判断。本文选取了断路器的振动信号、声波信号、分闸线圈电流对断路器进行了监测和分析并研究了其故障诊断方法，同时通过仿真分析了断路器的叁相不同期性。本文首先根据高压断路器机械振动信号的特点，提出一种基于多分辨率奇异谱熵的信号特征提取方法，并以此特征向量作为支持向量机的输入对断路器机械状态进行识别。同时还利用交叉检验和粒子群优化方法来对支持向量机模型中的核参数进行寻优，并通过实验对该方法的准确性进行验证。并对断路器操作过程中的声波信号进行监测，利用希尔伯特-黄变换分析断路器声波信号和外界干扰信号的分布情况，提取特征频段内声波信号进行断路器机械故障诊断。同时对分闸线圈电流进行了监测与分析，通过实验监测了叁种状态下的分闸线圈电流波形图，根据电流波形图的特点提取了其中的时间参数和电流参数，该状态信息可以用于其后续的故障诊断中。最后通过在Matlab中仿真高压断路器在正常与故障状态下的动作情况，并记录下动作过程中电流变化波形，通过预先设计好的计算方法计算出每相动作时间，进而得到断路器在动作过程中的叁相动作的不同期时间。
参考文献：
[1]. 高压断路器故障诊断方法研究及监测系统软件设计[D]. 夏佾. 东南大学. 2015
[2]. 高压断路器在线监测和状态评估系统的研究[D]. 龚蔚. 东北大学. 2007
[3]. 高压断路器运行状态监测系统的研究[D]. 刘海锋. 华北电力大学. 2017
[4]. 高压断路器新型状态监测装置的研制[D]. 易慧. 华中科技大学. 2006
[5]. 基于DSP的断路器在线监测与诊断系统的设计与实现[D]. 曹国臣. 武汉理工大学. 2008
[6]. 高压断路器在线监测与故障诊断系统研究[D]. 卞皓玮. 扬州大学. 2012
[7]. 10kV智能高压真空断路器在线监测系统研究与设计[D]. 周小娜. 厦门理工学院. 2016
[8]. 高压断路器在线监测与故障智能诊断技术研究[D]. 季秋谣. 东南大学. 2016
[9]. 基于多参量的高压断路器的状态监测和故障诊断技术研究[D]. 靳文娟. 华南理工大学. 2017
[10]. 高压断路器故障诊断方法的研究[D]. 王升杰. 华北电力大学. 2013
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