基于線圈電流和振動信號分析的斷路器機(jī)械狀態(tài)評估方法研究.pdf

1、斷路器是高壓開關(guān)設(shè)備中最重要的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠迅速切掉故障部分以保障非故障部分的正常運(yùn)行，其可靠性關(guān)系到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和評估十分重要。研究表明，斷路器動作時的電磁鐵線圈電流信號(即線圈電流）和振動信號包含了大量的設(shè)備狀態(tài)信息，從線圈電流和振動信號中提取特征量，是實(shí)現(xiàn)斷路器機(jī)械狀態(tài)評估的可靠方法。
　　本文設(shè)計完成了由信號傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、LabVIEW等軟硬件構(gòu)成的斷路器數(shù)據(jù)采

2、集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對斷路器電流和振動信號的采集、存儲、分析等功能。
　　針對多種斷路器（真空斷路器、SF6斷路器、GIS斷路器等）開展了故障模擬試驗(yàn)，以真空斷路器為例，現(xiàn)場模擬了電磁鐵卡澀、電磁鐵松動、高操作電壓、低操作電壓、緩沖器卡澀5種故障，采集了包括正常狀態(tài)在內(nèi)的6種狀態(tài)下的8路振動信號、3路斷口信號以及線圈電流信號。
　　對線圈電流和振動信號從信號預(yù)處理、信號處理、特征量提取、特征量權(quán)重分析等方面進(jìn)行詳細(xì)的分析;利用小波

3、包方法和形態(tài)學(xué)方法對線圈電流和振動信號進(jìn)行了去噪分析;在振動信號時域和頻域分析的基礎(chǔ)上，本文提出將短時能量法應(yīng)用到振動信號分析中，并提取了振動事件極值點(diǎn)發(fā)生時刻、振動事件起始點(diǎn)時刻、小波包分層能量作為振動信號特征量;針對線圈電流信號，提取能夠代表其特點(diǎn)的時間和幅值作為特征量;提出將Relief算法應(yīng)用到特征量權(quán)重計算中，并根據(jù)權(quán)重值計算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)特征量的優(yōu)化。
　　在線圈電流和振動信號特征量提取的基礎(chǔ)上，展開斷路器機(jī)械狀態(tài)評估，通

4、過使用模糊聚類算法和支持向量機(jī)算法，利用提取的線圈電流和振動信號的特征量，實(shí)現(xiàn)了斷路器機(jī)械狀態(tài)分類;分析結(jié)果表明，提取的線圈電流特征量能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)斷路器機(jī)械狀態(tài)評估;提取的振動信號振動事件起始點(diǎn)時刻/振動事件極值點(diǎn)時刻也能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器機(jī)械狀態(tài)評估;但是，由于采集的振動信號在相同狀態(tài)下的頻域特征穩(wěn)定性較差，利用振動信號小波包分層能量值用于斷路器機(jī)械狀態(tài)評估時準(zhǔn)確率較差。斷路器實(shí)際運(yùn)行中，可能出現(xiàn)的故障類型復(fù)雜多樣，只靠一種信號來實(shí)現(xiàn)斷路器