基于振动原理的有载分接开关状态在线监测研究

摘要

有载调压变压器是电力系统变电站中非常重要的输配电设备，在电力系统中发挥了联络电网、调节有功与无功潮流以及稳定负荷中心电压的重要作用。有载分接开关是有载调压变压器中唯一的可动部件，也是关键部件之一，直接关系到有载调压变压器的运行安全。随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载分接开关的故障也在增加。研究有载分接开关的状态监测技术以实现设备维修的合理化、规范化、科学化，适应国民经济发展对电力高质量、高可靠性要求的新形势，具有十分重要的现实意义。
　　本文围绕基于振动原理的有载分接开关状态在线监测展开了相关研究，包括有载分接开关状态在线监测实践依据分析，分接开关状态在线监测系统的软硬件研究，装置配置及试验研究以及振动信号分析研究等。具体的工作及主要成果如下：
　　通过非介入性地监测有载分接开关操作过程中的机械振动信号，获取传动机构的状态信息和工作模式，为分接开关的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据；研究了准确拾取、提取分接开关振动测试中与分接开关动作相关的振动信号及信号的抗干扰方法；研究了分接开关的数据采集与异常状态监测以及分接开关制动失效故障、异常电弧故障、紧固件松动故障、弹簧动能不足故障等四种故障的特征提取方法和故障诊断方法的；
　　根据各种监测、试验、分析、判别方法和数据变化规律及趋势，结合前期出现的征兆和系统的历史与现状信息，考虑环境因素，对有载分接开关运行状态进行评估，判断其属于正常或不正常方式，发现潜伏性故障，并对异常状态做出预警，以便运行人员及时加以处理；同时为有载分接开关的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据，为判断有载分接开关的安全运行提供更准确、更安全的依据，对故障实施早期预测，帮助制定更可靠的维修计划等。
　　本文创新性地将振动信号分析法引入到有载分接开关的机械故障诊断中来；利用振动加速度传感器，非介入性地监测有载分接开关操作过程中的机械振动信号，获取传动机构的状态信息和工作模式。投运的有载开关振动监测与故障诊断系统装置，实践证明研究达到了预期目标。对提高电网运行的安全性、可靠性具有一定的现实意义。
　　振动测量将使得能够避免意想不到的缺陷，从而节约一大笔与设备故障或维修相关的费用。自此系统运行以来，运行结果表明该研究成功达到了良好的经济效益和社会效益。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章 有载分接开关状态在线监测实践依据分析

2.1有载分接开关变压器故障研究分析

2.2总体思路

2.3理论研究

2.3.1状态监测和故障诊断的基本原理

2.3.2振动监测所依据的相关原理

2.3.3振动诊断算法

2.3.4振动信号的处理过程

第3章 系统的软硬件研究

3.1分接开关状态在线监测系统结构的整体设计

3.2现场信号采集系统的研究

3.2.1传感器的选用

3.2.2振动加速度传感器安装位置的选择

3.2.3电机电流互感器安装位置的选择

3.2.4信号采集系统的硬件设计

3.2.5信号采集系统的软件设计

3.3数据处理分析系统的研究

第4章 实验研究过程

4.1装置配置及试验

4.1.1配置装置端程序

4.1.2服务器人机界面操作

4.1.3整组试验

4.2分接开关的切换过程

4.3振动信号分析

4.3.1有载分接开关振动波形去噪处理

4.3.2有载分接开关正常状态切换波形图

4.3.3典型故障分析

4.4装置的应用与现场安装

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献