12kV真空断路器刚合点在线监测方法研究北大核心CSCD

刚合点是真空断路器机械特性中一个十分重要的特征,对真空断路器刚合点进行在线监测一直是开关设备智能化技术的重点和难点。文中提出了一种基于真空断路器行程曲线的刚合点在线监测方法:首先分析了刚合点前后动触头受力情况,并在分析结果的基础上提出了采用合闸速度曲线作为关键信息,然后采用小波分解重构法从合闸速度曲线中提取了特征量用于计算刚合点,最后进行了100组空载合闸试验测量了某真空断路器的刚合点样本,并与该方法的计算结果进行对比。对比结果表明:该方法具有较好的稳定性,且计算误差基本在8%以内,可以为真空断路器机械特性的在线监测研究提供理论基础。     

基于最小二乘法的断路器位移监测数据的拟合与处理

针对高压断路器行程位移监测中刚分点和刚合点处由于机械振动和电磁干扰产生的抖动现象,提出了一种基于最小二乘法的断路器行程位移数据拟合与处理算法。通过在线监测原始数据的导数判据剔除相应的干扰并进行数据的第1次拟合,在此基础上对拟合数据和原始数据的比较,再次剔除一定数量的干扰后进行二次拟合。并对拟合后的数据进行录波处理和机械特性参数计算。实际验证表明,该算法可以有效地剔除行程位移数据的干扰点,并且能够真实地反映断路器行程位移曲线,从而准确计算出分合闸速度,分合闸时间等关键参量,说明该算法是有效和实用的。     

基于最优合闸速度设计126kV真空断路器操动机构凸轮轮廓

文中以合闸过程中燃弧时间最短为目标,提出了设计高电压等级真空断路器凸轮轮廓的方法。首先,通过实验确定合闸速度特性。得到126 kV真空断路器合闸燃弧时间与预击穿速度的数学关系,表明在预击穿速度为1.15 m/s时,126 kV真空断路器的合闸燃弧时间最短;其次,由上述方法得到真空断路器合闸行程曲线确定凸轮轮廓线。根据合闸行程曲线上每个点确定弹簧操动机构主轴转角,并根据合闸弹簧所需要的能量确定机构储能轴转角,然后由主轴转角与储能轴转角的比值确定凸轮的轮廓曲线。最后,根据上述凸轮轮廓设计方法编制了凸轮设计软件,利用该软件设计的凸轮在ADAMS仿真软件中对整机进行仿真计算,仿真结果得到预击穿速度为1.18 m/s,表明此设计能很好的满足设计要求。     

基于线阵相机的断路器分合闸速度测量系统

针对目前测量断路器分合闸速度的装置大多存在准确度低、安装条件苛刻及无法实现实时在线监测的问题，提出一种全新的基于线阵相机的实时测量断路器分合闸速度的系统。首先搭建模拟断路器转动的实验台架进行实验技术研究，在电机输出端安装转盘模拟断路器执行机构的转轴，转盘一侧放置线阵相机拍摄转盘上设置的靶标的黑白窄条图像。然后通过选用合适的分辨率、曝光时间及判断阈值，实时分析线阵相机拍摄的图像变化，获得靶标的实时运动行程和转盘的转动速度，进而得到断路器分合闸速度，验证了测量方案的可行性。最后将其应用于试点变电站，实现了断路器分合闸运动行程的实时在线监测。与现有技术相比，本测量系统具有较高的图像处理速度，对分合闸速度的测量精确且稳定。     

按输出力特性曲线设计凸轮轮廓曲线

针对以往设计断路器弹簧操动机构均是先确定满足动触头速度特性的输出力特性;再根据所需输出特性按照功或功率相等的等效原则计算动触头各行程下的凸轮轮廓半径;最后拟合出凸轮轮廓曲线。文中以设计真空断路器弹簧操动机构上配备的摆动滚子从动件盘形凸轮合闸行程中的轮廓曲线为模型,在以往的设计方法上提出了利用速度瞬心和微积分原理求得凸轮轮廓曲线的方法,该方法解决了传统设计方法繁琐的重复计算,不仅能方便的得到满足输出力特性曲线的凸轮轮廓,并能快速得到凸轮上各行程的压力角。用该方法得出的真空断路器合闸过程中的凸轮轮廓曲线与实际凸轮轮廓曲线进行对比,验证了方法的正确性,对设计弹簧操动机构中满足理想合闸特性的凸轮轮廓具有一定的借鉴意义。     

永磁式真空断路器的仿真建模与故障分析

真空断路器是中压配电网的关键设备,其运行可靠性对于配电网安全至关重要。由于断路器本身结构和电气特性比较复杂,如何通过少量的运行状态参数(如在线监测获得的分合闸行程曲线)准确评判其工作性能,是广受关注的问题。笔者针对许继集团永磁式真空断路器开展研究,采用ADAMS与ANSOFT软件相结合,找到了断路器中电特性、力特性和机械运动特性的相互关系,并进而在在线监测主轴角位移行程曲线和永磁线圈电流基础上,提出了评估断路器机械状态的方法及判据。     

光纤位移传感器在断路器在线监测系统中的应用

针对以往用于断路器在线监测位移传感器的不足,本文提出了使用光纤位移传感器测量断路器动触头行程,达到精度高、干扰少的目的。提出一种基于希尔伯特-黄变换的断路器刚合点分析方法,利用经验模态分解得到包含速度信号局部特性的本征模态函数分量,根据速度突变点的特征,利用方差贡献率选择本征模态函数分量,经过希尔伯特变换得到瞬时幅值,该曲线的特征点即断路器刚合点。实验证明,该方法能够有效提取断路器的刚合点,耗时少、结果准确,可为断路器故障诊断提供可靠依据。     

用电位器测量真空断路器的分、合闸速度

<正> 高压断路器的分、合闸速度,对开断性能的影响很大。已有的测量断路器分、合闸速度的方法虽很多,但多适用于测量较大开距的断路器,如油断路器、空气断路器和六氟化硫断路器等。对于开距较小的真空断路器来说,上述测量装置均不适用。过去,由于我们一般只能测量真空断路器的平均分、合闸速度,因而对其全部行程的速度特征和缓冲性能,都不能作深入的分析和测量。     

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。     

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。     

真空断路器行程及分合闸速度的测量

高压真空断路器的分闸、合闸速度是一项重要的技术参数。在真空断路器开关柜安装后,测试真空断路器的机械特性能直接反映出其机械配合、电气配合以及性能的优劣。当断路器分闸或合闸速度变化时,分闸、合闸速度与标准之间可能存在较大差距,但很难从分闸、合闸时间中对其作判断来取代测量分闸、合闸速度。因为其反映的是两个完全不同的特性．不能相互取代,即时间合格不等于速度合格。文章对不能简单地州真空断路器的分闸、合闸时间来替代反映分闸、合闸速度的测量问题进行了原因分析和技术探讨。     

基于EEMD算法的10 kV真空断路器分合闸行程信号降噪方法研究

10 kV真空断路器是电网中最关键的电气设备之一,一旦发生故障就将严重威胁电网的安全与稳定运行,因此开展故障诊断方法的研究具有实际工程价值。为克服10 kV真空断路器分合闸动作产生的振动干扰对CCD传感器采集数据的影响,采用EEMD算法对真空断路器分合闸行程信号进行模态分解,并结合IMF频率和能量分析法,对行程信号进行降噪,重构后的行程信号具有很好的降噪效果,可为真空断路器故障提供准确的判断依据。     

高压断路器弹簧操动机构合闸凸轮优化设计

合闸凸轮作为高压断路器弹簧操动机构的核心零部件,其轮廓曲线直接决定着断路器的机械特性。传统的合闸凸轮设计方法是依据断路器合闸行程曲线,反推出凸轮的轮廓曲线。这种方法设计出的凸轮存在动力特性无法准确匹配负载特性、轮廓曲线需要反复试验修正等不足。文中阐述了一种合闸凸轮的优化设计方法,根据该方法设计出的合闸凸轮,动力特性与负载特性匹配性好,输出效率高。最后通过仿真验证和样机试验,证明了该优化设计方法的可行性。     

12kV真空断路器投切并联电抗器合闸预击穿过电压的研究

12 kV真空断路器投切并联电抗器时可能会产生合闸预击穿现象,形成危险的过电压。为探明合闸预击穿产生过电压的情况和改进现有合闸仿真模型。笔者在运行电网上对一种型号的12 kV真空断路器合闸并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,并对合闸预击穿暂态过程和现象进行了分析。结果显示:该型号真空断路器的合闸预击穿率高达50%,且合闸预击穿相对地过电压均可超过4.0 p.u.。统计得到其合闸操作不同期特性、预击穿暂态过程中断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,并在ATP-EMTP中搭建真空断路器合闸预击穿MODEL控制模型。考虑电缆三相间的寄生参数,对该型号真空断路器合闸并联电抗器进行三相仿真计算,与试验结果对比分析显示,仿真结果与试验结果基本一致。     

优化的永磁真空断路器合闸控制方法

为减小永磁真空断路器分合闸时间的分散性,改善其操作时动触头的运动特性,提出了变电压变输出能量(VVVE)优化方法。分析了开环控制时永磁机构的线圈电流特性,给出了电流的拟合方程及电流曲线的优化方法。在保持电容输出能量不变的情况下,通过类似改变储能电容初始电压(VV)的机制实现对断路器合闸时间的粗调。通过改变电容输出能量(VE)以及类似保持电容初始电压不变的机制实现对合闸时间的微调。采用改进型滞环控制的方法,控制线圈电流与参考曲线一致,实现了对断路器动触头运动特性的优化。基于上述方法设计了相应的控制器,在不同的电容初始电压下,对12kV永磁真空断路器进行了合闸实验。实验结果表明,优化后的合闸时间比原开环控制的合闸时间缩短了约4ms,且偏差≤0.3ms;动触头的刚合速度比原额定开环控制时降低了5%。因此,所提出的方法能够使合闸时间保持良好的一致性,加快了断路器的合闸过程,降低了触头碰撞能量,较大地改善了动触头的运动特性。     

基于IEMD和GA-WNN的断路器分合闸线圈故障诊断方法

真空断路器二次回路或操动机构运行状态能通过电流曲线特征反映.首先,通过对真空断路器分合闸线圈铁心卡涩、电压异常(过高或过低)和击穿3种常见故障进行实验室模拟,创建了故障电流曲线特征库.其次,利用故障电流信号经过经验模态分解后的经验模态分量中的能量密度乘对应平均周期为恒定常数的性质,提出一种改进经验模态分解方法来提取分合...     

对于高压真空断路器机械特性测试的探讨

论述了高压真空断路器机械行程特性测试方法的发展过程,讨论了测试仪器的选择原则,在具有高电场干扰情况下如何进行测试工作,以及高压真空断路器平均分、合闸速度的计算方法。     

12kV真空断路器合闸弹簧疲劳特性试验及寿命预测

合闸弹簧作为断路器合闸的动力源,当发生疲劳失效时会导致断路器合不到位、拒动等故障.文中以某一12 kV真空断路器为研究对象,分析断路器合闸弹簧能量与负载的匹配规律,并通过试验得到断路器合闸所需的最小能量.通过模拟断路器长期不动作运行工况下的合闸弹簧长时间处于被压缩状态,得到合闸弹簧力随时间变化的静态应力松弛曲线;通过对...     

真空断路器关合速度与预击穿对同步关合的影响研究

通过对真空灭弧室击穿电压的测量及电场强度的计算,拟合出了真空灭弧室在小间隙下的击穿电压与间隙的关系式.并结合配永磁机构的真空断路器关合时的动特性,对10kV系统与35kV系统的电容器组进行关合时,考虑到断路器合闸时间的分散性,在一定合闸速度下,确定了关合涌流为最小的最佳预期关合点.     

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。