基于保护系统的电气设备故障诊断研究

论文摘要

在现代电力系统中,继电保护装置是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要工具,而且,电力系统的规模在不断扩大,用户对电能质量的要求也在不断提高,因此,对继电保护装置本身的要求也越来越高了。而电气设备在线监测与故障诊断可以即时连续记录各种影响断路器寿命的相关数据,对这些数据的自动化处理可以及早发现故障隐患,实现基本的状态维护。本文在分析了微机继电保护装置和电气设备故障诊断的发展和现状,比较了国内大量微机保护装置的基础上,提出了把故障诊断这一功能嵌入到微机保护装置中,并以高压断路器为主要研究对象,实现监测,诊断,保护的集成化。本文首先论述了微机继电保护及综合自动化系统构成的基本原理,分析了现有保护装置中数据采集的模拟量,开关量,脉冲量等相关参数,进而详细介绍了几种微机保护装置的保护和测量功能。其次,本文介绍了目前电气设备在线监测和故障诊断的方法,并详细阐述了用于故障诊断的参数的提取。最后,以高压断路器为对象,研究了基于保护系统的高压断路器故障诊断系统。在微机继电保护装置现有硬件平台基本不变的基础上,加入故障诊断的功能,重点在于在软件中嵌入故障诊断知识库。在本论文中,对高压断路器机械振动信号,利用小波分析技术,模极大值分析法,利用小波分解来检测信号突变点,根据信号出现突变时,小波变换后的系数具有模量极大值,来确定故障发生的时间点,并且将模值作为故障诊断的特征参数。提取振动信号的幅值和振动事件发生的时间段作为特征参量进行故障诊断。同时研究了高压断路器的电寿命判据。在此基础上,根据提取的机械和电气特征参量,采用模糊综合评判方法,将评判对象的各种相关联或不相关联的单参数性能指标,归一化后成为可比和可量化的量,综合在一起运用综合评判算法对高压断路器的使用寿命做出综合全面的评估,以实现对高压断路器的状态监测与诊断研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 电力系统继电保护及综合自动化的发展现状
• 1.1.1 电力系统继电保护的发展现状
• 1.1.2 变电站综合自动化的发展现状
• 1.2 电气设备状态监测与故障诊断的研究现状和发展趋势
• 1.3 监测、诊断与保护的集成化的发展
• 1.4 课题的提出及本文主要研究内容
• 第二章 保护及综合自动化系统构成原理
• 2.1 微机型继电保护基本构成原理及综合自动化系统构成
• 2.1.1 微机型继电保护硬件构成
• 2.1.2 软件结构简介
• 2.1.3 变电站综合自动化的系统构成
• 2.2 几种微机继电保护类型
• 2.2.1 线路保护
• 2.2.2 变压器保护
• 第三章 电气设备的状态监测与诊断方法简介
• 3.1 高压断路器的基本介绍
• 3.1.1 高压断路器的机械结构和组成
• 3.1.2 高压断路器合分闸过程
• 3.2 高压断路器的状态监测
• 3.2.1 机械振动信号的监测
• 3.2.2 断路器合分闸线圈电流的监测
• 3.2.3 断路器行程与速度的监测
• 3.2.4 开断电流累计监测
• 3.2.5 合分闸时间与同期测量
• 3.2.6 合闸弹簧状态监测
• 3.2.7 动态电阻的监测
• 3.2.8 真空度的监测
• 3.3 电力变压器在线监测与故障诊断技术
• 3.3.1 变压器在线监测的范围
• 3.3.2 变压器各种在线监测方法的介绍
• 3.4 PT与 CT在线故障诊断
• 3.5 电缆绝缘故障诊断
• 第四章 基于保护系统的高压断路器的机械故障诊断研究
• 4.1 高压断路器机械故障诊断
• 4.1.1 机械振动信号处理的常用方法
• 4.1.2 高压断路器的机械振动信号处理
• 4.2 用于微机诊断的电气设备参数的提取与采集
• 4.2.1 故障信息的来源
• 4.2.2 微机保护装置所采集的电气设备参数
• 4.2.3 高压断路器的特征参数采集
• 4.3 故障诊断与微机继电保护的集成化
• 4.3.1 故障诊断的硬件平台
• 4.3.2 故障诊断的软件
• 4.3.3 故障诊断知识库
• 第五章 基于保护系统的高压断路器的寿命预测
• 5.1 高压断路器寿命的简易预测
• 5.2 高压断路器寿命周期的模糊综合评判方法研究
• 5.2.1 真空断路器电寿命的判据
• 5.3.2 建立因素集及评判集
• 5.3.3 确定隶属函数
• 5.3.4 模糊综合评判
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表