断路器弹簧操作机构动作特性带电检测及故障诊断研究

摘要

在电力系统正常运行以及保护控制中，断路器元件扮演着非常重要的作用，完成了电能分配以及在故障发生后保护电网中其它设备的作用，断路器的合闸与分闸的稳定性是电网安全运行的重要支撑之一。断路器的分闸合闸动作的不稳定情况大部分来源于机械的故障。其中，弹簧操动机构作为高压断路器分合的主要组成部分，其动作的可靠性与稳定性直接决定了断路器的开断稳定性。
　　针对断路器弹簧操作机构的机械故障类型，本文首先分析了高压断路器的典型结构，然后介绍了断路器的操作系统，最后针对弹簧操作机构的故障类型进行了分析。在此基础上，设计了一套ARM芯片与FPGA芯片的断路器在线监测系统，该系统由两块芯片构成主从关系，协同控制工作。
　　本文对断路器在线监测系统的各个工作子系统的硬件电路设计进行了系统的阐述，并且对每一个子系统的软件部分进行了设计。通过软硬件结合，实现了断路器监测的实验，为后面的故障诊断提供数据支持。最后，本文提出了两种判断断路器内部故障的方法，分别是LDA-SVM的断路器故障智能诊断方法和一种改进DAG-SVM算法，算例分析表明利用本文提出方法进行断路器故障类型的判别具有较高的准确率。

目录

声明

摘要

1．1 目的和意义

1．2 国内外研究水平综述

1．2．1 断路器状态监测研究现状

1．2．2 断路器故障诊断研究现状

1．3 本文的理论和实践依据

1．4 本文主要研究内容

第2章 断路器机械故障类型分析

2．1 断路器的典型结构

2．2 断路器的操作系统

2．3 断路器的机械故障类型分析

2．4 本章小结

第3章 断路器动作特性带电检测装置系统设计

3．1 硬件处理系统设计

3．2 系统的信息采集模块

3．2．1 传感器的选择

3．2．2 信号调理电路的设计

3．2．3 AD采集电路的设计

3．3 数据通信模块的设计

3．3．1 ARM与FPGA数据通信电路的设计

3．3．2 ARM与CAN总线通信电路的设计

3．3．3 CPU下载配置模块的设计

3．4 电源模块的设计

3．5 断路器动作特性带电检测装置软件设计

3．5．1 软件主程序设计

3．5．2 断路器上电初始化模块

3．5．3 断路器按键识别与检测模块

3．5．4 断路器电流采样控制模块

3．5．5 动作时间检测程序

3．5．6 动作电流检测流程

3．6 本章小结

第4章 高压断路器故障智能诊断方法

4．1 基于分合闸线圈电流诊断的判据的断路器故障智能诊断方法

4．2 基于线性判别分析和支持向量机故障诊断算法

4．3 基于线性判别分析和支持向量机故障诊断算例研究

4．4 一种改进的DAG-SVM算法在高压断路器故障诊断中的应用

4．4．1 传统的SVM多分类算法

4．4．2 SVM多分类方法

4．4．3 传统的DAG-SVM分类方法

4．4．4 改进型支持向量机的多分类决策树在高压断路器故障诊断中的应用

4．5 一种改进型DAG-SVM算法的算例研究

4．5．1 高压断路器样本数据的采集与处理

4．5．2 改进的DAG-SVM故障诊断模型形成

4．5．3 故障诊断

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢

作者简介