小波包频带能量分解在断路器机械状态监测中的应用

基于小波包原理,将断路器操作振动信号分解到独立的频带内,不同频带内信号能量的变化反映了断路器机械运行状态的改变.提取主要的频带能量作为断路器状态监测的特征向量,并根据试验结果确定了不同状态下能量特征向量的容差范围,从而实现了不同机械状态的简单分类,为断路器的机械状态监测提供了相应的量化依据.试验模拟了ZN12-35型真空断路器4种不同的合闸同期性状态,采用单个加速度传感器在机构箱上获取合闸时的触头振动信号.该信号经过小波包频带能量分解后,可以将各种合闸同期性状态分类集中在复平面中明显区分的不同区域内,从而验证了该方法在断路器机械状态监测中的有效性.重复试验表明,在保证监测系统稳定的前提下,该方法具有较高的状态监测准确率.     

真空断路器触头合闸弹跳特性的研究

通过对真空断路器动触头在合闸弹跳运动过程中的受力分析 ,建立了触头合闸弹跳运动时的动力学模型 ,得到断路器动触头在合闸时弹跳时间的有关计算公式 ,分析了动触头在合闸过程弹跳运动的主要影响因素以及缩短触头弹跳时间的方法 ,并利用分析结果对VG1型真空断路器进行了计算 最后通过实验对动触头在合闸时弹跳时间进行了测试 ,测试表明其与计算结果是一致的     

真空断路器触头合闸弹跳特性的研究

通过对真空断路器为触头在合闸弹跳运动过程中的受力分析,建立了触头合闸弹跳运动时的动力学模型,得到断路器砂在合闸时弹跳时间的有关计算公式, 动触头在合闸过程弹跳运动的主要影响因素以及缩短触头弹跳时间的方法,并利用分析结果对ＶＧ１型真空断路器进行了计算。最后通过实验对触头在合闸弹跳时间进行了测试,测试表明其与计算结果是一致的。     

高压断路器电磁铁动作特性的实验研究

针对关于高压断路器电磁铁动作特性研究较少的现状,为深入了解电磁铁运动过程,得到其运动特性相关参数,为状态监测提供依据,对一弹簧操动机构的12 kV真空断路器进行实验和分析。主要基于振动信号,并结合合闸线圈电流,从振动时间、频谱特性和小波包分解能量分布来分析断路器的电磁铁动特性;并模拟铁心卡涩故障,对比正常和故障两种状态,找出相应的特征量。研究结果表明,振动信号反映断路器脱扣过程的运行特性,通过振动信号的分析,可以诊断出电磁铁的状态,能提高现有的高压断路器状态监测系统的水平。     

基于触头行程测量的断路器机械特性在线监测

触头行程是断路器机械特性监测的关键参数之一.首先分析了断路器操动机构的运动特性,建立了断路器主轴转角与触头行程之间的数学模型,然后设计了基于触头行程测量的断路器机械特性在线监测装置.由于原始的测量数据中噪声含量较大会影响触头行程-时间特性曲线分析效果,因此,采用小波阈值和中值滤波算法对测量数据进行处理,获得了精确的行程-时间特性曲线.对行程-时间特性曲线进行分析、计算,得到行程、开距、超程等断路器机械特性参数.最后以一台ZN63A-12户内型高压真空断路器为测试对象,结果表明该方法有效、可行,为断路器的故障诊断提供了一种可靠依据.     

基于小波包理论的高压断路器机械状态检测

为有效地检测高压断路器的机械状态,文章基于小波包理论,对高压断路器分合闸过程中的振动信号进行了详细分析。首先选取合理小波基,将测试得到的高压断路器分合闸过程中的振动信号进行3层小波包分解,提取第3层各节点重构信号的能量谱;然后根据能量谱定义并计算不同工况下的能量变化指数并进行比较,从而实现对高压断路器的状态检测。对实验室断路器样机正常和2种典型故障下的振动信号进行分析,结果显示故障情况下的能量分布情况相比于正常情况发生了较为明显的变化,同时每种故障下能量变化指数的变化区间均不相同,从而证明了该方法检测高压断路器机械故障的正确性和有效性,为现场应用提供了理论依据。     

高压真空断路器智能在线监测系统研制及故障诊断

为了提高断路器运行的可靠性,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和LabV IEW的高压真空断路器智能在线监测系统的开发新方案.该系统主要由上位机、下位机和传感器环节等三大部分组成,其中传感器和下位机构成现场监测模块,并安装于断路器本体上.下位机硬件平台以TM S320F2812DSP为核心完成对断路器机械参数、分合闸电流信号和振动信号的采集、处理与显示,同时通过CAN总线将数据送至上位机.上位机管理软件采用LabV IEW软件开发,主要完成对测量数据的存储、显示和分析处理等.测试结果表明,研制开发的高压真空断路器智能在线监测系统能够实时地反映真空断路器机械运行状态,具有人机交互友好、功能齐全和可靠性较高等特点,并且实现了在线监测系统预期的功能.     

整流式故障电流限制器对高压断路器开合能力的影响

该文指出整流式故障电流限制器在限流过程中降低了短路电流幅值,改变了短路电流波形,明显地影响到高压断路器的关合开断能力。应用电磁暂态程序(EM TP)仿真计算了整流式故障电流限制器对高压断路器关合开断过程有影响的7种因素,包括开断电流值、三相开断时后两相开断电流值、短路电流最大值、电流过零前的电流下降率、电弧能量、恢复电压幅值及上升率。计算分析表明电流过零前的下降率较同样幅度的正弦电流可增大到6倍,电弧能量可增大50%,短路电流峰值将降至25%,后开相电流可增大29%。这些对高压断路器的开断、关合能力影响很大。     

基于真空继电器的选相分合闸控制系统的设计与实现

为减少电力系统中断路器投切开关的分闸燃弧和合闸涌流,设计了一种永磁机构断路器的选相分合闸控制系统.系统通过真空继电器的二级驱动方式保证了机械动作时间可控且离散性小,解决了单级接触器驱动方式的机械动作时间离散性大和单级晶闸管驱动方式的驱动电路复杂性的问题.系统以STM32单片机为控制核心,通过电流突变捕捉时刻算法准确捕捉到分合闸动作完成时刻,进而计算出上一次的分合闸机械动作过程时间,预测出下一次的分合闸机械动作时刻,实现了控制系统根据设定的分合闸相角对断路器准确地进行分相投切控制的功能.控制系统在35kV永磁机构断路器上进行了实验,结果表明分合闸相角最大误差在±3°以内,达到了选相分合闸的精度要求.     

配电断路器智能控制器

针对配电网断路器分合线路、电容器、电抗器等设备时产生冲击电流的问题,研究开发了基于高速数据采集与数字信号处理技术的配电网断路器智能控制器。在配电网断路器执行关合操作时,分合闸命令是随机发出的,断路器分合闸瞬间时刻所对应系统电压相位也就是随机的。为减小分合闸涌流的幅值,本文设计了能够检测系统电压过零点的断路器智能控制器,实现了断路器合闸相位的控制,具有实际应用和推广价值。     

高压断路器机械状态的监测

介绍了一种高压断路器操作过程中外部振动信号的检测和处理系统。系统由计算机、机械振动信号加速度传感器和系统处理软件等组成,具有数据采集、信号处理等功能。通过信号处理技术,分析了振动信号时域和频域的响应特性,揭示了外部振动信号与内部机械部件运动和撞击的对应关系。以试品断路器的合闸缓冲器为例,运用振动信号的检测和处理,定量描述了合闸缓冲器的机械状态。监测系统从安装在断路器的表面上的传感器获取振动信号,不需要电气接线,这种检测方法适用于高压断路器的在线监测。     

基于图像处理的断路器机械特性参数测试方法研究

针对传统的断路器机械特性参数测试装置存在的安装复杂、测量方向单一、测量结果精度低的缺点,提出了一种基于计算机视觉的非接触式测量方法,在断路器运动部件上粘贴特定图形,利用高速相机捕捉断路器开断过程中图形运动情况,由图像分析和识别技术获取图形在各帧图像中的位置,再结合相机内外参数,可以快速、精确地计算出分合闸时间、操动连杆行程、运动速度等参数,从根本上革新传统断路器机械特性测试方法。     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。     

预充电开关投切并联电容器合闸涌流抑制技术

电网中投入并联电容器时会产生合闸涌流,过大合闸涌流会诱发断路器分闸时的重击穿,危害电力系统的稳定运行、缩短用电设备的使用寿命。为此,提出一种预充电开关投切电容器的策略来抑制电容器投入电网时产生的合闸涌流,理论分析了预充电开关投切电容器的工作原理;提出了预充电开关投切电容器的电路模型;借助PSCAD仿真软件对预充电开关投切策略进行仿真验证,并分析了断路器的合闸时间分散性对合闸涌流抑制效果的影响。仿真结果表明,预充电开关投切电容器策略可以有效抑制合闸涌流,在准确合闸时可以将三相涌流分别减小至1.12p.u.、1.73p.u.和1.25p.u.,A相的合闸涌流可降低约70%,采用预充电开关投切电容器也大大缩短了合闸暂态过程持续的时间,证明了预充电开关投切策略的有效性。     

永磁操作机构真空断路器的智能控制器的设计

为了适应电力系统的发展对高压断路器提出的高可靠和智能化的要求,通过对双线圈双稳态永磁操作机构真空断路器工作原理的分析,对真空断路器工作过程中双稳态永磁操作机构的磁路特性的讨论,最后针对双稳态永磁操作机构真空断路器设计了一种智能控制器。该控制器能够实现检测、控制、保护、通信等多种功能,配有独立的永磁机构控制单元,能够同时实现对系统过欠压、系统漏电、系统短路、发生过载及缺相现象时,系统有远程通信的功能,提供报警和完成保护动作。最后进行试验,结果显示:该新型智能控制器功能独立完善、工作环境条件下性能稳定可靠,操作简单,提高了断路器的可靠性和智能化程度,为电力系统安全提供里有力保障。     

合闸时间带电测量及自动准同期导前时间次最优整定的研究

本文提出了一种带电测量高压断路器合闸时间次的新方法及自动准同期导前时间最优整定的算法．利用本文提出的方法和算法，微机型快速准同期能够非常准确地捕捉到导前相角，以较小的冲击电流将发电机并入电网．