高壓斷路器故障診斷

內(nèi)容概要

　　本書詳細(xì)介紹了高壓斷路器的基本工作原理、斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)和滅弧室的數(shù)學(xué)和仿真模型，介紹了滅弧室的電壽命模糊綜合評(píng)判模型和基于數(shù)據(jù)融合的操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障診斷方法，并介紹了基于FPGA和LabVIEW的高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)。?
　　本書可以供從事高壓電器設(shè)計(jì)、研究、試驗(yàn)和故障診斷的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也可以作為電力相關(guān)研究方向研究生及本科生的參考書籍。

作者簡(jiǎn)介

　　苗紅霞，女，1968出生，河北邯鄲人，2010年12月獲得河海大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)博士學(xué)位，現(xiàn)為江蘇省輸配電裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要成員，同時(shí)任教于河海大學(xué)常州校區(qū)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，研究方向?yàn)殡姎庠O(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷新技術(shù)。已發(fā)表論文近20篇，其中被日檢索的4篇。

書籍目錄

第1章　高壓斷路器的基本工作原理
　1.1高壓斷路器的基本功能
　1.2高壓斷路器的種類
　1.3高壓斷路器的結(jié)構(gòu)
　1.3.1滅弧室
　1.3.2操動(dòng)機(jī)構(gòu)
　1.4真空滅弧室中真空電弧的形成和熄滅機(jī)理
　1.5真空滅弧室在關(guān)合和開(kāi)斷電流時(shí)的壽命
　1.6彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出的觸頭壓力對(duì)滅弧室內(nèi)接觸電阻的影響
　1.7彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程
　1.8彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的二次控制電路
第2章　高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷概述
　2.1高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的意義
　2.2高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的發(fā)展
　2.3高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)
　2.4在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成
　2.5高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷相關(guān)技術(shù)
　2.6高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷所面臨的問(wèn)題
　2.7高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷發(fā)展趨勢(shì)
第3章　高壓真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)仿真模型
　3.1高壓真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型
　3.1.1真空斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力分析
　3.1.2真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘力矩分析
　3.1.3真空斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘時(shí)能量分析
　3.2基于ADAMS的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真模型與故障仿真
　3.2.1在三維建模軟件（UG）中建立實(shí)體模型
　3.2.2UG與ADAMS軟件間的圖形數(shù)據(jù)交換
　3.2.3在ADAMS軟件中建立虛擬樣機(jī)
　3.2.4仿真模型驗(yàn)證
　3.2.5彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障仿真分析
第4章　高壓斷路器滅弧室電場(chǎng)模型及電場(chǎng)分布的有限元分析
　4.1真空滅弧室電場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型
　4.2用有限元法對(duì)真空斷路器滅弧室進(jìn)行電場(chǎng)計(jì)算
　4.2.1單元定義
　4.2.2定義單元類型
　4.2.3定義材料特性
　4.2.4創(chuàng)建真空斷路器滅弧室實(shí)體模型
　4.2.5布爾運(yùn)算
　4.2.6劃分網(wǎng)格
　4.2.7加載數(shù)據(jù)
　4.2.8滅弧室電場(chǎng)數(shù)值求解
　4.2.9后處理
　4.3各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)滅弧室電場(chǎng)均勻程度的影響
　4.3.1觸頭對(duì)電場(chǎng)的影響
　4.3.2主屏蔽罩對(duì)電場(chǎng)的影響
　4.3.3動(dòng)導(dǎo)電管對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的影響
　4.3.4靜導(dǎo)電管對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的影響
　4.4各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化
　4.4.1對(duì)主屏蔽罩長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化
　4.4.2對(duì)觸頭半徑進(jìn)行優(yōu)化
　4.4.3對(duì)動(dòng)導(dǎo)電管長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化
　4.4.4對(duì)靜導(dǎo)電管長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化
　4.4.5對(duì)觸頭厚度進(jìn)行優(yōu)化
　4.4.6對(duì)整個(gè)真空滅弧室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化
第5章　高壓斷路器滅弧室電壽命的模糊綜合評(píng)判系統(tǒng)
　5.1高壓斷路器開(kāi)斷電流計(jì)算方法
　5.2高壓斷路器的觸頭電磨損
　5.3基于模糊綜合評(píng)判的高壓斷路器開(kāi)斷性能狀態(tài)評(píng)估
　5.3.1模糊綜合評(píng)判模型
　5.3.2基于模糊綜合評(píng)判模型的真空斷路器滅弧室電壽命評(píng)估
　5.3.3算例分析
第6章　基于數(shù)據(jù)融合的高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障診斷
　6.1高壓斷路器故障診斷的數(shù)據(jù)融合模型
　6.2基于量子遺傳算法的高壓斷路器數(shù)據(jù)級(jí)融合
　6.2.1基于QGA的數(shù)據(jù)級(jí)融合算法原理
　6.2.2基于QGA的數(shù)據(jù)級(jí)融合算法在高壓斷路器監(jiān)測(cè)信號(hào)中的應(yīng)用
　6.3采用小波包技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降噪處理
　6.4采用小波包技術(shù)提取信號(hào)的特征值
　6.4.1提取節(jié)點(diǎn)信號(hào)
　6.4.2求各節(jié)點(diǎn)信號(hào)的包絡(luò)譜
　6.4.3根據(jù)包絡(luò)譜提取特征值
　6.5基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高壓斷路器特征級(jí)數(shù)據(jù)融合
　6.5.1模糊集理論診斷系統(tǒng)
　6.5.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)
　6.5.3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型
　6.5.4高壓斷路器特征級(jí)融合的仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果
　6.6基于支持向量機(jī)的高壓斷路器特征級(jí)數(shù)據(jù)融合
　6.6.1支持向量機(jī)的原理和算法
　6.6.2支持向量機(jī)多分類方法
　6.6.3支持向量機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景
　6.6.4支持向量機(jī)理論用于高壓斷路器故障診斷
　6.7決策級(jí)融合算法
　6.7.1D-S證據(jù)理論基本概念
　6.7.2D-S證據(jù)理論在高壓斷路器故障診斷系統(tǒng)決策級(jí)數(shù)據(jù)融合中的應(yīng)用
第7章　高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)
　7.1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖
　7.2下位機(jī)硬件在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　7.2.1下位機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖
　7.2.2觸發(fā)電路
　7.2.3電流信號(hào)的監(jiān)測(cè)
　7.2.4直流量與交流量電壓信號(hào)的監(jiān)測(cè)
　7.2.5動(dòng)觸頭行程信號(hào)的監(jiān)測(cè)
　7.2.6分合閘時(shí)間同期性監(jiān)測(cè)
　7.2.7振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)
　7.2.8合閘彈簧狀態(tài)監(jiān)測(cè)
　7.2.9累計(jì)使用年數(shù)和累計(jì)使用次數(shù)的監(jiān)測(cè)
　7.3下位機(jī)軟件系統(tǒng)
　7.4下位機(jī)與上位機(jī)間的通信協(xié)議
　7.5上位機(jī)軟件系統(tǒng)
　7.5.1數(shù)據(jù)采集模塊
　7.5.2數(shù)據(jù)處理和分析模塊
　7.5.3系統(tǒng)運(yùn)行主界面
　7.6本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，10%的斷路器故障是由不正確的檢修導(dǎo)致的。斷路器的大修需要完全解體，既費(fèi)時(shí)間，費(fèi)用也很高，而且解體和重新裝配會(huì)引起很多新的缺陷。在目前相對(duì)保守的計(jì)劃?rùn)z修中，檢修缺乏一定的針對(duì)性。因此，及時(shí)了解斷路器的工作狀態(tài)、有缺陷的部位，減少過(guò)早或不必要的停電試驗(yàn)和檢修，減少維護(hù)工作量，降低維修費(fèi)用，提高檢修的針對(duì)性，可顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。　　高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)為實(shí)現(xiàn)由計(jì)劃?rùn)z修到狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了條件。長(zhǎng)期以來(lái)的計(jì)劃?rùn)z修，盲目解體拆卸，浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)也造成了停電損失和設(shè)備壽命的降低。目前，電力系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)人員正致力于高壓斷路器由計(jì)劃?rùn)z修到狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變，不再以投入年限和動(dòng)作次數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，而是以設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)為維修依據(jù)。電力設(shè)備的檢修要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，在線監(jiān)測(cè)勢(shì)在必行。　　所謂在線監(jiān)測(cè)，是指在設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)其特定的參數(shù)進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，將采集到的信號(hào)量進(jìn)行加工處理，通過(guò)實(shí)時(shí)提取故障的特征信號(hào)，為故障診斷打下基礎(chǔ)。所謂故障診斷，是指根據(jù)在線監(jiān)測(cè)的信息，結(jié)合該設(shè)備的運(yùn)行史（包括運(yùn)行記錄和曾發(fā)生過(guò)的故障及維修記錄），進(jìn)行縱向比較分析，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)及環(huán)境條件，與同類設(shè)備或同一設(shè)備不同時(shí)期在線監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行橫向比較，確定設(shè)備故障的性質(zhì)、程度、類別和部位，明確故障、征兆、原因和系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，對(duì)故障類型、嚴(yán)重程度及原因等確定綜合判斷，并指明故障發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而確定維修策略及方法?！　?duì)高壓斷路器實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和故障診斷，其主要作用有：能及時(shí)、正確地判斷斷路器的各種異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)發(fā)展中的事故隱患，預(yù)防和消除故障，防患于未然，可對(duì)高壓斷路器運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高其運(yùn)行的可靠性、安全性和有效性，把故障損失降到最低水平；采用在線監(jiān)測(cè)代替以往的停電試驗(yàn)，可減少設(shè)備停電時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用；便于制定合理的檢測(cè)維護(hù)制度，以便在允許的條件下充分挖掘斷路器的潛力，延長(zhǎng)服役期限和使用壽命；通過(guò)在線監(jiān)測(cè)、故障成因分析、系統(tǒng)性能評(píng)估，可為斷路器改進(jìn)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理制造及運(yùn)行提供數(shù)據(jù)信息?！　　?/pre>








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