电气设备的在线检测和故障诊断

摘要

本文在分析现代电力系统设备检修体制的基础上，论述了电气设备实行状态监测必要性和可能性，并以高压断路器为研究对象。高压断路器是电力系统中重要的电气设备，在电网中起到控制和保护作用，因此确保断路器的可靠性运行极为重要。目前实行的定期检修制度盲目性大，并且容易引入新的故障隐患，降低设备的可靠性。因此必须对高压断路器状态实行在线监测，实时监测断路器的运行状态，并为设备的状态检修提供依据。 高压断路器大部分故障源于机械方面，因此研究机械故障具有重要的意义。高压断路器的机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含有大量的设备状态信息，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展，利用振动信号监测和诊断高压断路器的机械状态已经可行，并且受到重视。本文提出利用小波分析技术的模极大值分析法，将模极大值作为故障特征参数作为决策表的原始输入，且利用粗糙集理论提取高压断路器机械故障诊断的规则，提高了故障诊断的可靠性。 模极大值分析法，也是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。 将小波分析得到的故障特征参数作为决策表的原始输入，利用粗糙集理论对其进行约简，在保持决策表分类能力不变的情况下，去掉诊断中的不重要因素，保留重要的要素，简化进行故障诊断时所需的信息，从而提高故障诊断的准确率。 最后是系统的实现部分，介绍了硬件与软件的实现。硬件部分主要介绍了BH5116数据采集板的特点和参数。软件部分，系统主要采用Visual C++6.0，Matlab 6.5进行编程，以Visual C+-}-6.0位开发平台。该系统实现数据采集、存储、通信等功能，同时直接调用Matlab6.5编程语言，直接利用Matlab中丰富的数据处理方法和数学模型，实现对数据的处理和分析。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的提出

1.2国内外电气设备状态监测与故障诊断研究状况

1.3电气设备监测与诊断技术的发展

1.3.1现代传感技术在电力设备监测中的应用

1.3.2信号处理技术在电力设备诊断中的应用

1.3.3诊断方法的应用

1.4状态检测与故障诊断的发展方向

1.4.1基于多传感器的信息融合技术的发展。

1.4.2基于虚拟技术的发展

1.4.3设备状态的远程监测和网络化跟踪

1.4.4基于人工智能诊断系统开发

1.4.5开放式故障诊断系统

1.4.6基于寿命周期的成本管理

1.5本文研究的主要内容：

2电气设备的状态监测

2.1概述

2.2高压断路器的基本介绍

2.2.1高压断路器的机械结构和组成

2.2.2高压断路器合分闸过程

2.3高压断路器的状态监测

2.3.1机械振动信号的监测

2.3.2断路器合、分闸线圈电流的监测

2.3.3断路器行程、速度的监测

2.3.4开断电流累计监测

2.3.5合、分闸时间，同期测量

2.3.6合闸弹簧状态监测

2.3.7动态电阻的监测

2.3.8真空度的检测

2.4其他电气设备的状态监测

2.4.1变压器的状态监测

2.4.2金属氧化物避雷器的状态监测

2.4.3电缆的状态监测

2.5本章小结

3振动信号的处理

3.1信号处理的方法

3.1.1傅立叶变换

3.1.2短时傅立叶变换

3.1.3小波分析

3.1.4信号奇异性检测：

3.2高压断路器的振动信号处理

3.2.1消噪处理

3.2.2信号趋势的检测

3.2.3奇异点和模极大值的检测

3.3本章小结

4粗糙集在高压断路器故障诊断的应用

4.1粗糙集理论

4.1.1基本概念

4.1.2知识简约过程：

4.2基于小波粗糙集理论的断路器振动故障诊断模型

4.2.1诊断模型的建立

4.2.2故障诊断规则的导出

4.3本章小结

5高压断路器状态检测系统硬软件的实现

5.1硬件配置

5.1.1 BH5116数据采集板概述

5.2软件配置

5.2.1数据采集与数据处理

5.2.2调用Matlab

5.3本章小结

6结论与展望

致谢

参考文献：