VCB触头系统电寿命评估方法及应用研究

摘要

高压真空断路器是电力系统运行的安全卫士,在电力系统中主要起控制和保护作用,其性能的优劣直接影响电力系统的可靠运行。触头系统作为真空断路器(VCB)的核心部件,其寿命直接影响真空断路器的整体寿命和开断能力,因此对触头系统电寿命进行评估和监测就显得十分必要。论文首先阐述了高压真空断路器电寿命的定义及其国内外监测方法发展的状况,并对各种电寿命评估方法进行了详细介绍,并深入分析了影响断路器电寿命的各种因素以及实施 VCB在线监测的技术难点,结合智能电网技术和基于可靠性的电力设备检测与状态维修展望了其未来应用和发展方向。
　　论文工作重点针对真空断路器电寿命目前国内外应用较多的改进开断电流加权累计法中关键参数的选择和计算进行研究,研究结果表明开断电流指数α、允许的理论磨损总量 Qg和积分电流系数 K,以及开断过程中燃弧时间起始时刻的确定都是影响评估电寿命精度的核心因素。论文参照国内外目前评估真空断路器触头磨损的现有办法,结合真空断路器电寿命曲线,在研究探索中采用最小二乘方法得到开断电流指数α和允许的磨损总量 Qg,得到在断路器触头材料和结构确定之后权值α和允许的磨损总量 Qg具有唯一性和确定性,分析结果符合实际情况。基于国内外学者计算积分电流系数 K的方法,本论文在进行理论分析和实验验证的过程中发现在触头材料和结构确定之后 K值不是一个常量,是一个随三相开断电流、三相燃弧时间和三相开断次数动态变化的物理量,且其变化规律形成一个包络带,不能应用常规数值方程对其进行预测和确定,本文工作基于包络带特征分析,引入 LM-BP神经网络算法对积分电流系数 K进行动态预测和分析,分析结果有较好的适应性,经验证可以实际应用于 VCB电寿命在线监测系统。
　　真空断路在开断短路电流时会在空间产生较强的电磁辐射和特征变化过程,论文研究设计了一种燃弧特性探测装置,并对其工作原理、结构设计和电磁兼容措施进行了详细阐述,针对探测装置样机进行了电路仿真和实验验证,结果显示该装置具有动作迅速,反应灵敏的特性。以前期论文系为基础,结合智能电网技术和基于可靠性的设备监测技术设计了真空断路器电寿命在线监测系统,系统基于 TMS320F2812嵌入式微处理器。最后对设计的在线监测装置、燃弧时间探测装置在实验室进行模拟实验,实验结果表明本文研究的参数预测与确定算法、燃弧特性探测装置和 VCB电寿命在线监测系统,能够较好的完成设计的功能,动作可靠稳定,能够达到电寿命监测和评估的目的,论文研究具有一定的应用前景和工程参考价值。

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第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2 真空断路器电寿命算法

§1.3 VCB电寿命在线监测技术研究现状和发展方向

§1.4 本论文研究的主要工作

§1.5 本章小结

第二章 改进开断电流加权累计法VCB电寿命在线监测算法研究

§2.1 VCB电磨损与电寿命曲线

§2.2 VCB触头系统电寿命最小二乘数学模型建立

§2.3 触头系统电寿命最小二乘模型合理性分析与验证

§2.4 本章小结

第三章 基于LM-BP的K值预测和触头系统电寿命建模仿真

§3.1 改进开断电流加权累计法积分系数K值的选取方法

§3.2 K值LM-BP神经网络模型构建和仿真分析

§3.3 VCB 电寿命神经网络模型与仿真分析

§3.4 本章小结

第四章 VCB触头系统电寿命在线监测系统的研究

§4.1 VCB电寿命在线监测系统组成

§4.2 VCB电寿命在线监测硬件系统设计

§4.3 VCB 电寿命在线监测软件系统实现

§4.4 本章小结

第五章VCB触头系统电寿命在线监测实验研究

§5.1 VCB触头系统电磨损在线监测实验目的

§5.2 VCB触头系统电磨损在线监测实验条件

§5.3 VCB触头系统电磨损在线监测实验项目

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 本文总结

§6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果