基于线圈电流曲线与行程曲线的断路器操作机构故障诊断的对比研究

为研究线圈电流曲线与行程-时间曲线在断路器操作机构故障诊断上的区别,在分析了断路器操作机构线圈电流特性和触头行程-时间特性的理论基础上,通过对断路器操作机构的机械特性的测试,对比研究了断路器操作机构故障对线圈电流与行程-时间特性的影响。通过对比研究发现,线圈电流曲线在铁芯卡涩、线圈电压电阻变化、辅助触点灭弧困难、弹簧疲软故障方面比行程-时间曲线更灵敏、更准确。研究结果对断路器操作机构状态评估方法的选择具有一定的参考意义。     

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。     

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。     

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。     

新型高压断路器操动机构故障识别

利用高速、高分辨率摄像机捕捉断路器合分闸过程传动部件的运行状况,采用图像分析和识别技术获取断路器操动中传变部件运动位移、主轴转动过程及角度参数,计算分合闸时间、动触头行程、运动速度,从根本上革新断路器机械特性测试方法,提高参数测量精度和速度;再结合操动过程中声、振动的频谱特征分析、操作中分合闸线圈电流的分析,发现操动机构潜在故障,并分析故障类型,提高对运行状态判断的准确性,为断路器在线故障监测和状态检修奠定了基础。     

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。     

基于粒子群优化PCA-LSSVM算法的高压断路器机械故障诊断研究

为了对高压断路器操作机构进行故障诊断,提出了基于粒子群优化的PCA-LSSVM算法模型(PCA-PSOLSSVM),该模型的输入为高压断路器操作机构分合闸线圈电流曲线上的5组特征点,输出为1—5的故障类别。对某台高压断路器进行故障模拟,建立了PCA-PSO-LSSVM算法模型,对测试的断路器操作机构进行故障分类。结果表明,基于粒子群优化的PCA-LSSVM算法能够准确地对高压断路器操作机构进行故障分类。将PCA-PSO-LSSVM算法和多种基于SVM的故障诊断算法进行比较,比较结果表明:在综合考虑了算法准确率和运算时间的基础上,PCA-PSOLSSVM算法是几种算法中最优的。     

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。     

基于小波算法的SF6断路器动作时间在线监测

高压断路器在线监测技术的发展越来越完善,使得在线监测的内容越来越丰富,一些需要定期检修的内容可以通过在线监测来完成。通过对高压断路器操作原理的研究,利用行程曲线实时变化的特点,通过比较分析断路器分、合闸操作过程中触头综合受力的情况,来推断触头运动状态。在此基础上提出了一种方便实用的SF6高压断路器分合闸时间的测量办法。方法利用小波算法去除噪声和干扰的影响,确保行程信号在处理过程中不失真,从而准确地提取断路器合分闸过程中的刚分、刚合时刻,以获得可靠的分、合闸时间。经过离线试验验证,该方法所测得的时间与断路器触头刚分刚合时间是一致的,且方便实用。     

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。     

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。     

断路器分合闸线圈电流波形的差异机制研究

高压断路器是电网重要的保护和控制设备,断路器操动机构的缺陷与故障严重影响电力系统的安全稳定运行。分合闸线圈作为断路器操动机构的关键部件,线圈电流包含大量机构运行状态的信息。为深入探索造成分合闸线圈电流波形差异的原因,文中通过在实际断路器上的缺陷与故障模拟研究,对影响断路器分合闸线圈电流的因素进行了深入分析,区分出由于断路器本体特征和环境特征不同,造成的断路器个体之间的分合闸线圈电流的指纹特征差异。同时重点分析4种不同机构缺陷情况下线圈电流的变化特征,据此提出了基于分合闸电流波形的断路器机构状态评估关键点,为断路器智能化状态评估的实际应用奠定了基础。     

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。     

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。     

基于控制回路的断路器永磁机构故障特征提取方法

为了识别高压断路器故障模式并提取其故障特征,文中以ZNY1-10(6)/630-12.5型高压断路器永磁操作机构为研究对象,分析了断路器分合闸时操作机构的动作过程,在此基础上模拟了操作机构供电电压异常、分合闸线圈老化、触头及连杆机构卡涩、储能电容故障、辅助开关失效5种常见故障,选择控制回路中分合闸线圈电流和电容电压做为监测信号,确定并提取了对应特征量。提出了一种基于模糊理论的断路器故障特征提取算法,获得了故障与特征量变化的对应关系,实现对故障的区分、归类并达到辨识的目的,为高压断路器故障诊断及寿命评估提供了判断依据。     

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。