高压断路器分合闸线圈工程仿真技术研究

近年来,电力系统断路器操动机构拒动故障频发,严重影响电力系统安全稳定运行。分合闸线圈电流包含了大量的机构状态信息,能够很好反映机构的运行状态。但在实际运行中,不同状态下的分合闸线圈电流数据难以获取,导致无法实现数据的横向对比,也就无法有效通过分合闸线圈电流判断机构状态。为获取分合闸线圈不同状态下的电流曲线,建立了分合闸线圈三维电—磁—运动多物理场耦合模型,同时基于分合闸线圈的试验数据对仿真模型参数进行修正,最后得到的分合闸线圈仿真计算模型精度较高,具有重要的工程应用价值。     

高压断路器分合闸线圈电流采集实验平台与故障模拟实验研究

高压断路器是电力系统的关键设备,分合闸线圈是断路器操动机构的核心部件。近年来,分合闸线圈故障时有发生,严重影响了电力系统的安全性能。文中研究了高压断路器分合闸线圈的回路结构和动作原理,设计了断路器机构模拟样机,搭建了断路器分合闸线圈电流采集试验平台。基于该平台,获取了正常和几种故障情况下的分合闸线圈电流曲线,提取了主要的特征参数并进行了分析,论证了分合闸线圈发生故障时特征参数的变化规律,为基于电流波形诊断分合闸线圈的运行状态提供了依据。     

高压断路器操动机构典型故障模拟及其特征参量变化分析

高压断路器是确保电力系统稳定运行的重要设备,其分合闸线圈电流和动触头行程曲线两个参量中包含着线圈回路及其状态、断路器机构动作过程等丰富信息.文中设计并获取了线圈接触不良、操作电压过低、铁心行程变化、铁心卡涩和油压变化等断路器操动机构常见故障的机械特性波形,获得了不同类型、不同程度故障下的上述特征参量随时间的变化趋势及可...     

真型断路器模拟缺陷下分合闸线圈电流波形试验研究

高压断路器随着运行年限增长或多次操作后可能出现机构部件缺陷,严重时会导致断路器拒动故障。传统检测手段只能在停电试验下开展机械特性检测,难以在运行状态下检测机构状态。为此基于真型断路器搭建了断路器模拟机构缺陷下分合闸线圈电流检测装置,首先利用该装置模拟线圈电阻超标、线圈电压下降、线圈铁芯行程变化缺陷,开展断路器线圈电流波形规律研究,为断路器机构状态带电检测奠定了基础,最后针对该装置提出了后续研究方向。     

GIS分合闸线圈电流特征分析及故障诊断

由于GIS设备的全封闭设计,可能出现辅助接点及现场显示分合成功,但实际触头分合不到位的情况,造成相当大的经济损失和严重的社会影响。断路器在每次分合闸过程中,线圈电流随时间变化,其变化波形蕴藏着包含电磁铁本身、所控制锁扣、传动机构在操动过程中的工作情况等一系列重要信息。通过传感器测量分合闸操作时分合闸线圈的电流信号,然后提取电流波形特征量进行故障诊断,可以为判断GIS操动机构的状态,确认分合闸的到位提供重要的依据。     

基于LabVIEW的高压断路器操作机构状态评估

针对高压断路器操作机构型号的多样性,状态评估过程中标准线圈电流波形不统一的问题。提出通过对高压断路器操作机构分/合闸线圈电流波形曲线进行纵向和横向比对,来综合评估操作机构的运行状态,掌握其运行特性变化过程。并基于Lab VIEW软件平台开发了高压断路器操作机构状态评估系统。实例分析表明该评估系统可以准确的判断高压断路器电磁铁、操作机构本体、辅助开关三个部分的运行状态,及早发现操作机构的缺陷和故障隐患以便及时处理,从而提高高压断路器运行可靠性。     

基于分合闸线圈电流的断路器缺陷诊断及试验方法研究

分合闸线圈是断路器操作机构的关键部件。笔者通过深入研究断路器分/合闸线圈电流波形与机械缺陷之间的关系,提取线圈电流波形中的关键特征量,建立其与断路器常见典型机械缺陷的诊断判据,并通过实验室断路器缺陷模拟试验平台进行验证。基于研究结果,提出在国内开展断路器"首次分/合闸"时线圈电流检测试验的具体实施方案并进行风险评估,通过试验提前发现断路器机械方面存在的缺陷,有效指导国内电网断路器设备状态检测策略。     

断路器分合闸线圈电流波形特征值提取算法研究

断路器操动机构分合闸线圈电流波形对分析机构已有或潜在机械故障有重要参考意义,由于受外界环境的影响,许多算法在数据采集及波形特征点提取一致性方面存在一定的不足。文中利用零偏置计算、改进后的均值滤波算法对采集到的原始电流波形数据进行预处理以降低外界因素的影响,同时针对不同的特征点,依据其在波形中的特征进行分类,研究相应的特征点提取算法;在此基础上,搭建了断路器分合闸线圈电流信号采集处理系统并完成了相应算法软件的开发,且以某550 k V断路器配套的液压碟簧操动机构为测试样机对算法进行了验证,获得了一致性较高的波形特征值。     

基于分合闸线圈电流的某换流站开关故障分析

高压断路器作为常用的电气设备,分合闸线圈是其操动机构的关键部件,线圈电流反映了断路器的运动特性。文中首先介绍了分合闸线圈的结构,阐述了利用检测分合闸线圈电流信号来判断断路器故障的一种新方法,并针对某换流站550 kV断路器的机械故障进行了具体的应用分析,准确诊断了断路器的故障原因。根据分合闸线圈电流提供的状态信息,可以发现高压断路器存在的相关隐患,诊断出断路器的设备状态,提高断路器的状态检测水平,保障电网的安全稳定运行。     

基于半监督学习的断路器弹簧机构机械特性监测及状态评估技术研究

针对断路器弹簧机构机械特性监测及状态识别系统普遍存在监测类型不全、特征值提取单一、判断标准太过绝对等问题,文中提出了基于小波及半监督学习的多特征分析的断路器弹簧操动机构机械状态识别新方法.通过感知元件对分合闸线圈电流、动触头位移等信号进行采集,采用小波算法对信号进行滤波处理,分析断路器弹簧操动机构的分合闸线圈电流、动触...     

基于在线监测的开关特性分析

采用先进高压断路器状态在线监测系统监测断路器的分合闸运动状态及分合闸线圈的电流波形,获得弹簧的运行状态,随时监测断路器弹簧性能、弹簧的疲劳程度。解决了弹簧操作机构中重要元件弹簧在运行中的状态不易测量的问题,同时,从断路器分合闸线圈的波形,能够判断出线圈是否卡滞,辅助开关是否正常切换等常见故障,为断路器可靠安全运行提供有效的保证。     

基于半监督学习的断路器弹簧机构机械特性监测及状态评估技术研究北大核心CSCD

针对断路器弹簧机构机械特性监测及状态识别系统普遍存在监测类型不全、特征值提取单一、判断标准太过绝对等问题,文中提出了基于小波及半监督学习的多特征分析的断路器弹簧操动机构机械状态识别新方法。通过感知元件对分合闸线圈电流、动触头位移等信号进行采集,采用小波算法对信号进行滤波处理,分析断路器弹簧操动机构的分合闸线圈电流、动触头位移等信号与断路器异常状态之间的对应关系,提取特征值,建立半监督学习多分类网络模型,实现断路器弹簧操动机构故障的机械特性监测及状态识别。实验结果验证了此方法具有较高的诊断正确率,对断路器的健康运营具有重要意义。     

基于电流-振动信号联合分析的高压断路器操动机构故障诊断方法

高压断路器分合闸操作伴随的电流、振动信号特征与电气和机械状态息息相关。提出一种线圈电流和振动信号联合分析的断路器操动机构故障诊断方法,针对线圈电流“双峰状”特点,提取关键时序特征和刻画波形畸变的波形特征。为捕捉振动信号细节变化,对振动信号进行自适应噪声集合经验模态分解CEEMDAN后,进一步计算各分量的时频分布,得到时间、频率边缘特征。将电流和振动特征组成的高维特征由因子分析进行降维处理,作为支持向量机SVM的输入进行故障诊断。实验表明,该方法能够有效提升断路器典型故障诊断准确率,且时间开销较少,为断路器机械故障诊断提供了新思路。     

550 kV高压断路器分合闸电磁铁的仿真建模和故障诊断研究

分合闸电磁铁是高压断路器机构的关键部位,其正常运行直接影响了断路器机构的可靠性。文中建立了550kV断路器机构的8S004024型分合闸电磁铁的仿真模型,获得正常仿真电流波形,并与正常试验波形对比,验证了仿真模型的有效性,表明仿真模型能反映电磁铁的实际运行状况。在此基础上,仿真了不同故障条件下的线圈电流波形,提取了特征参数,并分析了特征参数的变化规律。然后基于试验和仿真电流波形,采用支持向量机法进行故障诊断,实现对分合闸电磁铁的故障诊断。     

基于Relief特征量优化及SOM网络的断路器操作机构状态评估

为提高断路器操作机构状态评估的效率及准确性,文中提出了采用Relief优化方法对分合闸线圈电流特征向量进行优化及SOM网络对线圈电流样本进行分类的高压断路器操作机构状态评估方法。仿真研究结果表明:基于Relief的分合闸线圈电流特征向量优化方法和SOM网络分类方法的操作机构状态评估能够实现操作机构状态的准确评估,同时采用优化后的电流特征向量数据进行状态评估减小了运算量和缩短了运算时间,提高了断路器机构状态评估的效率。     

基于SVM主成分分析的高压断路器分合闸线圈故障诊断研究

拒动是断路器最严重的故障类型之一,可能导致大面积停电事故,而近年来由于分合闸线圈故障导致拒动时有发生,诊断分合闸线圈的运行状态对于保障电网安全具有重要意义。文中以某型号SF6瓷柱式高压交流断路器中的分合闸线圈为研究对象,通过实验模拟电源电压跌落、供电回路接触不良、铁心卡涩、铁心空行程大这几种典型的故障类型,获取正常与故障条件下的分合闸线圈电流波形。进而采用支持向量机(SVM)算法对分合闸线圈故障进行诊断,特别是采用主成分分析法提取电流波形的特征参数作为诊断依据,实现了对故障的有效识别。基于SVM主成分分析的方法可方便构建故障诊断专家系统,以保障分合闸线圈可靠运行。     

微动开关接触不良致SF6断路器合闸线圈烧毁

1.现象 某变电站110kV SF6断路器配用的是弹簧操动机构,合闸条件是SF6气体处于额定压力,合闸弹簧储能并接通合闸控制电路。正常情况下,当断路器在分闸状态时,如果系统发出合闸操作信号,合闸线圈（电磁铁）应动作,使断路器合闸。但是,该站个别投运的断路器在热备用转运行时,合闸控制电路指示正常,而送电操作却无法使断路器合闸,还造成合闸线圈烧毁。     

基于EEMD和卷积神经网络的高压断路器故障诊断

高压断路器分合闸线圈的电流信号蕴含着丰富的断路器操动机构状态信息,对操动机构故障诊断具有重大意义.首先,文中通过集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)具备的检测突变点性能确定有效分合闸线圈电流信号段,并对其进行EEMD自适应降噪处理.其次,运用时域求极值...     

高压断路器操动机构用合闸电磁铁动作特性仿真研究

高压断路器操动机构中的电磁铁部分负责将电信号转化成机械信号,分合闸电磁铁能否正常运行影响着断路器的可靠性,为保证电磁铁的运行可靠性,需要对电磁铁的动作特性进行研究。文中以某高压断路器合闸电磁铁为例,介绍了合闸电磁铁的主要结构和工作原理,利用有限元分析软件Maxwell建立了合闸电磁铁的三维瞬态模型,并仿真分析了合闸电磁铁动作过程中各部分磁场分布、动铁心运动情况以及线圈电流变化情况;同时,通过实验测量高压断路器合闸电磁铁运动过程中合闸线圈中的线圈电流,将实验测得的线圈电流与仿真结果进行了比较。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

基于样条插值和线性拟合分析的高压断路器弹簧机构状态检测

为了有效检测弹簧机构高压断路器的运行状态,文中从高压断路器分合闸线圈的典型电流波形出发,提出了一种基于样条插值和多尺度线性拟合的电流信号特征提取方法。该方法将电流波形极值点对应的时间和电流大小作为特征,首先使用三次样条插值对电流波形进行平滑,然后将信号按设定的较大长度分为若干段,对每一段进行最小二乘拟合,根据每一段信号的趋势,定位极值点的大致位置,在极值点的大致区间内,缩小尺度进行拟合,重复这个过程至极值点所在区间足够小,在此区间寻找极大值点或极小值点,作为信号的特征点。最后应用文中所提方法对某变电站高压断路器的运行状态进行检测。结果表明:文中所提方法能快速、准确提取实际断路器分合闸线圈电流特征,实现断路器的状态有效检测。