基于自适应神经模糊推理系统的高压断路器操作机构状态评估

为准确评估高压断路器操作机构的运行状态,提出了一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的高压断路器操作机构状态评估方法。在测试分析大量高压断路器操作机构动作特性的基础上,研究了操作机构分合闸线圈电流曲线、触头行程-时间曲线与机构状态之间的关系;基于操作机构的分合闸线圈电流曲线和触头行程-时间曲线,通过建立多级递阶ANFIS模型将2种特性融合起来以综合评估操作机构的运行状况。试验结果表明:操作机构线圈电流曲线与触头行程时间-曲线相结合能够准确反映操作机构的运行状况,所建立的模型能够有效评估断路器操作机构的运行状况。研究结果对预测和防范故障、合理安排检修计划和检修重点具有重要的指导意义。     

智能开关用新一代永磁机构的研制

基于有限元法研究配智能开关用单稳态永磁机构的动态特性,进行质量和反力归算,建立有限元模型。计算分析了单稳态永磁机构分合闸动作电流、机构行程特性以及断路器的机械特性,并进行了试验研究。在试验中实测了断路器触头的分、合闸行程曲线和永磁机构分、合闸线圈的电流曲线,仿真结果准确可靠,机构及断路器特性优异。     

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靠范围,可为断路器操动机构故障精确诊断提供重要依据。     

基于结构分析的断路器操作机构的建模及仿真分析

基于断路器的结构来建模有利于研究断路器每个元件对其分合闸过程特性的不同影响,这对实现故障部位识别,进行故障分类及诊断都具有重要意义。文中针对断路器各个部分的功能特性分别建立机械与电气模型。然后利用机械与电气之间的相互联系,通过MATLAB/Simulink软件将单个部分模型组合来形成高压断路器的多域模型。随后设定所研究的高压断路器参数,在MATLAB/Simulink环境中进行仿真获取断路器的分闸行程曲线及分闸线圈电流特性,再通过改变模型中机械部分的摩擦参数及弹簧刚度系数得到不同的位移特性以及改变电气部分的参数获取不同的线圈电流特性。最后将所得结果进行分析,得出不同参数对断路器部分特性的影响,为未来更好、更全面地进行故障分类及诊断奠定一定的基础。     

基于线圈电流的断路器操作机构仿真研究

为研究断路器操作机构电磁系统性能与分合闸线圈电流曲线的关系,结合操作机构分合闸过程中各阶段铁芯运动状态、阻力与电磁力的变化,分析了线圈电流曲线各阶段的影响因素。针对断路器操作机构故障难模拟的问题,采用磁路法建立电磁系统的等效磁路模型与电磁系统的动态数学模型,仿真研究了电磁系统参数变化与动铁芯卡涩、复位弹簧疲软故障情况对线圈电流曲线的影响。仿真结果表明,电磁系统参数变化与动铁芯卡涩、复位弹簧疲软故障将在线圈电流曲线各阶段产生相应变化,为断路器操作机构状态评估提供了重要参考。     

液压式高压断路器机械特性在线监测故障几率研究

在智能变电站中,在线监测系统能够实时记录断路器机械特性数据,包括储能电机电流曲线、分合闸线圈电流曲线、分合闸行程曲线等,笔者结合液压式高压断路器机械特性的各种可能故障,分析断路器机械特性故障对在线监测结果的影响,给出了机械特性故障几率的计算方法和实际应用的参数,并通过对断路器故障的模拟,计算了实际的故障几率。这一方法能够实时了解断路器的运行状态,为保障断路器的安全可靠运行提供了重要的技术手段,已经规模化应用于智能变电站实际工程中。     

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。     

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。     

GIS高压隔离开关机械特性在线监测装置的研究与设计

国际大电网会议统计数据表明,GIS(气体绝缘封闭组合电器)高压隔离开关机械故障大多来自于操作机构,而操作机构驱动电机线圈电流是反映其机械特性的重要参数。为实现对高压隔离开关操作机构机械特性的在线监测,利用电流互感器和旋转式位移传感器获得GIS隔离开关动作过程驱动电机电流值、电流-时间曲线及行程-时间曲线,再根据电流值、电流-时间曲线及+5%包络线和隔离开关触头行程-时间曲线的变化规律间接判断隔离开关工作状态是否正常,即监测操作机构是否存在卡涩、驱动电机线圈是否断线、隔离和接地位是否到位等信息。经实际应用证明,该监测装置能够满足对隔离开关操作机构工作状态在线监测的要求。     

基于双信号检测及跟踪的真空断路器永磁机构控制方法研究

为了提高真空断路器永磁机构同步操作能力,有效抑制电力系统暂态过程。在断路器操作过程中,对多传感器输出信号进行检测,并采用双闭环PID控制方法对永磁机构进行控制,实现对目标参考触头行程、激磁线圈电流曲线的跟踪。以12 kV真空断路器单稳态永磁机构为控制对象,研制了以数字信号处理器(DSP)为核心的操作控制系统。结果表明控制系统采用上述控制方法,能够有效控制永磁机构触头行程与线圈电流,使触头运动特性处于受控状态,提高了控制系统的鲁棒性及控制精度,实现断路器关合时间误差在±0.3 ms以内,为同步关合的实际操作奠定基础。     

基于线圈电流的永磁真空断路器控制方法

为使永磁真空断路器(VCB)分合闸的动作时间保持一致,实现可靠的同步关合,基于永磁机构(PMA)的动态特性,分析了动触头在不同运动阶段下的线圈电流,以及参考电流曲线的获取方法。基于Simulink控制模型,通过改进滞环控制方法有效实现了对参考电流曲线的跟踪。为检验控制算法,设计了以ARM处理器为核心的智能控制器,通过选取3种不同容量的储能电容,在150～200V电压范围内进行了断路器的分合闸实验。结果表明,基于上述控制原理设计的控制器可以有效控制断路器的动触头的行程轨迹,使动触头的运动轨迹与参考电流曲线的运动轨迹保持一致;在选定的线圈参考电流曲线下,实际断路器分合闸的动作时间的误差≤0.3ms。     

基于操作功最优的永磁机构参数控制优化

以永磁机构分、合闸操作功与真空断路器开断性能要求匹配最优为目标,基于四连杆传动规律将12 kV真空断路器本体及传动机构的反力特性归算至永磁机构的运动部件动铁芯上,构建永磁机构操动特性数学模型。利用ANSYS-Maxwell仿真得到配永磁机构真空断路器的动铁芯位移、线圈电流、电容电压变化曲线等操动特性,计算出机构平均合闸速度、操作功等参数。以真空断路器操作功最优为目标函数,以线圈匝数、线径、操动电流为约束条件,在仿真的基础上建立正交回归实验,利用遗传算法对线圈参数进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明,在保证永磁机构操动特性满足真空断路器动作特性需求条件下,线圈优化设计后的永磁机构操作功从970.41 J降低到362.26 J,降低了动铁芯碰撞速度,提高了机构的稳定性。     

基于K-means和SOM混合算法的高压断路器操作机构状态评估

为诊断高压断路器操作机构故障,文中基于分合闸线圈电流曲线,提出了采用K-means与SOM神经网络相结合的混合算法,对断路器操作机构进行状态评估。对某批次252 k V高压断路器操作机构进行分合闸线圈电流数据采集;建立了K-means与SOM神经网络相结合的混合算法模型;对测试的断路器操作机构进行状态分析。结果表明,混合算法能够将操作机构不同状态进行聚类,可将相同故障分在同一类别。并将混合算法模型与SOM神经网络模型和K-means模型作比较,结果表明,混合算法模型在计算速度和聚类准确率上都优于其他两种模型。     

监控一体化永磁机构真空断路器在线监测与故障诊断的方法

为实现永磁机构控制与在线监测功能一体化设计,笔者在传统永磁控制器基础上添加线圈电流采集回路、机械特性在线监测回路,实现永磁机构控制、线圈电流信号、机械行程信号采集,并根据控制信号或线圈电流阈值或机械行程阈值启动录波并生成录波文件。通过对测试中几个故障实例录波文件的分析,提出了基于实例的故障诊断方法:首先依据录波文件中控制信号、线圈电流信号、机械行程信号有无及出现时序关系进行初步诊断,以诊断突发性设备故障,并根据录波文件分析故障部位和产生原因;当初步诊断开关设备无突发性设备故障后再依据机械特性行程—时间包络线和线圈电流—时间包络线进一步确定开关设备健康状态,诊断开关设备可能存在的渐变性故障及故障类型等,防止事故的发生。     

真空断路器机械特性的在线监测方法

研究了真空断路器机械特性的在线监测方法。采用角位移传感器间接测量动触头的行程曲线,有效解决了直线位移传感器安装困难和高电位隔离的问题;通过监测操作过程中的振动信号,得到了在线状态下动静触头的关合和刚分时刻;用霍尔电流传感器监测分合闸线圈电流,配合动触头位移曲线,得到反映真空断路器机械特性的多个特征参量。     

基于RBF神经网络的高压断路器机构故障诊断

为诊断高压断路器操作机构故障,分析高压断路器机构故障时的分合闸线圈电流,本文通过提取时间和电流特征参数,对故障特征参数进行相对归一化处理后输入RBF神经网络,建立基于果蝇—粒子群混合算法的高压断路器RBF神经网络模型,用于高压断路器操作机构故障识别.以MATLAB为实验平台,通过训练样本和测试样本的仿真分析,得出RBF...     

真空断路器弹簧操动机构的机械特性与可靠性

章对真空断路器弹簧操动机构的机械特性进行了理论计算，得到了弹簧机构在无故障情况下的正常分闸速度特性曲线，计算结果与实测曲线吻合较好；同时，章还计算了弹簧机构在主要故障点发生故障情况下的故障分闸速度特性曲线。通过将实测的故障分闸曲线与所计算的理论故障曲线进行对比，可以快速确定故障发生点．为实现断路器机械特性的在线监测、故障诊断以及状态维修提供理论基础，从而为提高断路器的可靠性提供了新的理论依据。     

LW11-252型SF_6高压断路器在线监测系统的开发

指出目前断路器在线监测和诊断技术存在的问题.在对SF6断路器状态参数进行实时监测的同时,总结出适用于LW11-252型SF6高压断路器在线监测的方法,介绍了该监测系统的开发原理及系统构成.以合、分闸线圈电流、触头行程-时间持性曲线及触头寿命为系统监测参数,介绍了断路器故障的分析与预测方法.     

断路器机械特性特征数据稳定性和故障机理

为研究高压断路器诊断与评估方法中特征数据可靠性和故障特征数据变化规律问题,针对断路器触头行程、操作机构电流和机械振动信号搭建数据采集平台,提出3种信号的数据特征值提取方法,在断路器同一状态不同时间下,研究各信号特征数据稳定性;在断路器操作机构控制回路电阻增大、分闸弹簧单根脱落和操作及传动机构卡涩3种不同状态下,研究3种信号的特征数据的变化规律。研究证明搭建的断路器数据采集系统的可靠性和数据特征提取方法可行,并得出了断路器机械特性不同状态下各信号特征值的变化规律,为断路器状态评估与诊断方法提供数据支持。     

基于随机森林算法的断路器分合闸线圈故障电流曲线识别

高压断路器是电力系统的核心设备,其稳定可靠运行具有重要意义。高压断路器分合闸电流曲线能够很大程度上反映高压断路器分合闸机构的运行状态,因此文中研究了在几种典型故障条件下,断路器分合闸线圈电流的变化。随机森林算法由于算法实现过程中的两次随机过程,使得算法过拟合风险大大降低,模型泛化能力大大增强。提出了使用随机森林算法识别故障电流曲线,取得了很好的效果。