基于力信號(hào)處理的斷路器機(jī)械特性研究.pdf

1、斷路器是電力系統(tǒng)中重要電力設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)有控制調(diào)度作用，又有保護(hù)作用。它的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性有重要影響，受到電力系統(tǒng)各部門的關(guān)注，對(duì)斷路器進(jìn)行檢修是保證斷路器可靠性的重要途徑。目前，狀態(tài)檢修是斷路器檢修的重要發(fā)展方向。狀態(tài)檢修利用傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理等技術(shù)，對(duì)斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)測(cè)與處理，判斷斷路器的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)及狀態(tài)趨勢(shì)，在斷路器發(fā)生故障前進(jìn)行檢修，做到預(yù)防性維修。為了實(shí)現(xiàn)斷路器狀態(tài)檢修，斷路器機(jī)械特性的在線監(jiān)測(cè)是非常

2、重要的內(nèi)容。本文主要對(duì)VS1真空斷路器機(jī)械特性的在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了以力傳感器和信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)的準(zhǔn)確測(cè)量剛分剛合點(diǎn)的方法，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)完整的斷路器機(jī)械特性的在線監(jiān)測(cè)。
　　本文首先對(duì)現(xiàn)有斷路器在線監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析，明確了斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)的重要性，并提出為了實(shí)現(xiàn)斷路器機(jī)械特性的在線監(jiān)測(cè)必須準(zhǔn)確測(cè)量斷路器剛分剛合點(diǎn)。為了解決剛分剛合點(diǎn)的準(zhǔn)確測(cè)量問題，論文在綜合比較基礎(chǔ)上提出了通過觸頭力測(cè)量和信號(hào)分析處理相

3、結(jié)合的基本方案。
　　為了驗(yàn)證力傳感器測(cè)量剛分剛合點(diǎn)的可行性，論文首先建立了VS1斷路器機(jī)械結(jié)構(gòu)完整的ADAMS仿真模型，通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，得出了在力傳感器信號(hào)中包含了斷路器剛分剛合點(diǎn)的基本信息，斷路器剛分剛合時(shí)刻與斷路器絕緣拉桿上的力信號(hào)突變存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為進(jìn)一步通過信號(hào)處理的方式捕獲剛分剛合點(diǎn)奠定了重要基礎(chǔ)。
　　然后針對(duì)斷路器觸頭系統(tǒng)與拉桿結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專用的力傳感器及其配套的信號(hào)調(diào)理電路。在專用力傳感器

4、研制完成的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了包括主回路通斷測(cè)量、力信號(hào)測(cè)量同時(shí)在內(nèi)的斷路器機(jī)械特性測(cè)試系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的離線機(jī)械特性測(cè)量，又可實(shí)現(xiàn)在線力信號(hào)的測(cè)量獲得機(jī)械特性，同時(shí)通過實(shí)際力信號(hào)與仿真力信號(hào)的對(duì)比分析，驗(yàn)證了仿真分析的正確性，即現(xiàn)實(shí)力信號(hào)中，斷路器剛分剛合時(shí)刻與斷路器絕緣拉桿上的力信號(hào)突變確實(shí)存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　在實(shí)際獲取力信號(hào)的基礎(chǔ)上，為了從力信號(hào)中獲取剛分剛合時(shí)刻，論文在綜合分析各種處理方法的基礎(chǔ)上，提出了小波包分解與重構(gòu)

5、的信號(hào)處理方案，實(shí)現(xiàn)了力信號(hào)中剛分剛合時(shí)刻的提取計(jì)算。通過對(duì)力信號(hào)處理結(jié)果與傳統(tǒng)離線測(cè)量結(jié)果的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，以力傳感器信號(hào)為基礎(chǔ)測(cè)量的斷路器剛分剛合時(shí)刻的誤差小于0.2ms，更進(jìn)一步論證以力信號(hào)實(shí)現(xiàn)斷路器機(jī)械特性在線測(cè)量的可行性。
　　最后，論文設(shè)計(jì)了完整的以力傳感器信號(hào)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)單元的軟件和硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了斷路器機(jī)械特性位移測(cè)量、速度測(cè)量、開距測(cè)量、超行程測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)了斷路器控制回路動(dòng)作時(shí)間和控制回路波形的診斷分析，構(gòu)成了完整