煤矿井下移动变电站故障检测与诊断系统的研究

摘要

在煤矿井下3.3KV的供电系统中，移动变电站是向采区工作面提供可持续电能的枢纽。移动变电站的安全可靠运行是整个采区工作面的可靠运行的必要条件，一旦发生故障没有及时处理，不仅影响井下作业的持续运行，甚至造成重大安全事故。随着煤矿安全生产受到越来越多的关注，开发出可进行在线监测与控制的自动化系统，实时监控移动变电站运行状态，并根据各种在线检测参数的异常诊断出故障类型，鉴定出故障原因，及时排除故障显得尤为重要。 本文根据煤矿井下供电自动化的要求，深入地研究了矿井移动变电站故障检测与诊断系统。首先根据井下移动变电站的结构特点，深入分析了移动变电站的各种典型故障：真空断路器真空度劣化及开关机械特性故障，绝缘劣化引起的变压器绕组短路故障以及变压器输出端三相线路故障，并根据各种故障特点，分析了相应的检测方法及原理。针对传统变压器保护方法不能准确地诊断出变压器励磁涌流与内部故障的问题，提出了利用小波变换分析法来鉴别励磁涌流，并引入了改进递归小波变换算法。采用Matlab对改进递归小波算法进行仿真，仿真结果表明此算法能够快速地鉴别出励磁涌流的畸变性，满足了实时性要求。最后采用DSP芯片和80C196KC双CPU结构，来完成整个系统的数据采集、处理分析，满足了数据处理的快速性要求，同时实现了系统的多种功能测控；并设计了CAN总线通信节点，实现了高速可靠的总线网络通信。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究情况

1.3电气设备故障诊断技术简介

1.4课题研究意义及本文主要内容

1.4.1课题研究意义

1.4.2本文的主要内容

第2章移动变电站结构及典型故障

2.1移动变电站结构

2.2高压侧开关箱故障分析

2.2.1断路器的种类

2.2.2真空断路器故障分析

2.3变压器典型故障分析

2.3.1变压器的典型故障

2.3.2变压器的参数变化导致故障的演变过程分析

2.4低压侧典型故障分析

2.4.1漏电故障

2.4.2过载故障

2.4.3短路故障

第3章移动变电站故障检测

3.1真空断路器开关特性故障检测

3.1.1真空断路器真空度的检测

3.1.2真空断路器合闸线圈故障检测

3.2线路故障的检测

3.3温度故障检测

3.4变压器励磁涌流分析

3.4.1变压器差动保护原理

3.4.2励磁涌流产生的机理及鉴别

第4章电力系统信号处理方法的研究

4.1傅里叶变换算法

4.2小波变换算法基础

4.2.1连续小波变换

4.2.2二进小波

4.2.3离散小波变换

4.2.4小波框架

4.2.5多分辨分析

4.3改进递归小波变换的研究

4.3.1递归小波变换

4.3.2改进递归小波变换

4.4基于IRWT的变压器励磁涌流的鉴别

4.4.1基于IRWT的变压器励磁油流鉴别算法

4.4.2算例仿真分析

第5章监测诊断系统设计的实现

5.1系统硬件设计

5.1.1硬件电路整体设计

5.1.2微处理器

5.1.3数据采集模块

5.1.4双CPU的连接

5.2系统软件设计

5.2.1主程序设计

5.2.2断路器故障诊断程序设计

5.2.3励磁涌流鉴别程序设计

5.2.4低压侧线路保护程序设计

5.2.5温度处理程序设计

第6章基于CAN总线通信节点

6.1 CAN总线简介

6.1.1 CAN2.0介绍

6.1.2 CAN 2.0规范

6.2 CAN总线与RS-485的比较

6.3 CAN总线节点实现

6.3.1 CAN节点硬件电路设计

6.3.2 CAN节点通信软件设计

6.3.3 CAN节点通信测试

总结与展望

1总结

2展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文