智能真空断路器运动特性在线监测研究

摘要

随着智能电网的不断发展，对开关设备的要求越来越高。真空断路器作为电网中起着保护和控制作用的一次设备之一，其智能化水平与电网运行的可靠性、安全性息息相关。在线监测能实时了解断路器的工作状态，准确辨识断路器运动特性能为状态检修提供依据。　　文章介绍了断路器在线监测系统的基本组成和监测内容，并阐述了真空断路器运动特性参数的重要意义。针对真空断路器分合闸行程信号的处理问题，提出基于最小二乘法的连续分段曲线拟合方法，通过该方法拟合的行程曲线较为准确的还原了真空断路器的运动特性。利用MATLAB进行分析证明，在行程信号中所加噪声高于10dB时，该方法有较好的拟合效果。针对真空断路器运动特性参数的计算问题，本文采用基于小波分析的特征提取方法。以真空断路器行程时间曲线为例，通过分析小波基消失矩、紧支长度、小波尺度和不同的小波基种类对奇异点识别效果的影响，选出奇异点识别效果良好的小波基函数。利用选出的小波基放大行程信号中的奇异点特征，采用Hilbert变换建立信号包络，成功提取刚合点。以刚合点为基准点，求出超程、行程、刚合速度、平均合闸速度等运动特性参数。针对刚合、刚分速度的计算问题，提出速度序列算法。通过对比分析新算法和平均速度算法在匀速运动和变速运动中的计算结果，发现所提算法误差更小。在改变窗口大小的情况下，新算法所得的刚合速度更符合动触头的实际运动过程，证明了该算法的有效性。

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

1.2.1断路器在线监测技术的发展

1.2.2断路器在线监测技术的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2 章 真空断路器在线监测原理

2.1 真空断路器简介

2.1.1真空断路器的基本结构

2.1.2真空断路器的分合闸过程

2.2 真空断路器在线监测系统

2.2.1真空断路器在线监测系统的目标

2.2.2真空断路器在线监测系统基本组成

2.3 真空断路器运动特性在线监测内容

2.3.1触头行程信号

2.3.2分合闸线圈电流

2.3.3振动信号

2.4 真空断路器运动特性参数的定义

2.4.1传感器的选择与安装

2.4.2基本运动特性参数的定义

2.5 本章小结

第3 章 基于最小二乘法的断路器行程数据拟合与处理

3.1 最小二乘拟合

3.1.1最小二乘法直线拟合原理

3.1.2最小二乘法曲线拟合原理

3.2 分段最小二乘拟合

3.2.1分段拟合函数和分段区间的确定

3.2.2分段拟合曲线连续性

3.3 仿真结果与分析

3.3.1仿真数据的提取

3.3.2仿真分析

3.4 本章小结

第4 章 真空断路器特征状态量的提取

4.1 小波变换理论

4.1.1连续小波变换

4.1.2离散小波变换

4.1.3常用的小波基函数

4.1.4多分辨率分析

4.2 基于小波变换的刚合点判断

4.2.1小波变换检测信号奇异点原理

4.2.2小波基函数的选择

4.2.3小波分解层次的选择

4.3 实验数据分析

4.4 本章小结

第5 章 真空断路器运动特性参数的计算

5.1 刚分刚合速度的计算

5.2 运动特性参数的确定

5.3 本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录1 分段最小二乘拟合算法程序