真空断路器永磁机构机械振动在线监测装置的研制

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1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第48页共48页引言近年来，一种用于中压真空断路器的永磁保持、电子控制的新型操动机构(永磁机构)引起了开关行业的关沣并成为电器制造企业和运行部门研究的热点。真空断路器配用永磁机构后，不仅可以进一步提高可靠性，满足免维护的要求，而且通过采用电子或微机系统来对分合闸线圈进行控制，可以实现开关的智能操作、同步开断、同步关合。永磁机构真空断路器由于具有诸多优点，能够满足供电部门的运行要求，因此受到国内外许多断路器生产厂家的青睐。高压断路器在电力系统中具有控制和保护双重功能，是电力系统一次设备中检修、维护工作量最大的设备之一。有

2、关资料表明，开关的维修费用占变电站总维修费用的一半以上，而且大部分用于断路器到的小修和定期检查上；由于检修不当引起的事故时有报道，据统计有10%的断路器故障是由检修不当所致。以在线监测为前提的状态检修体制，克服了“到期必修，修必修好”的盲目性和强制性。美国、日本及前苏联等国早在20世纪五六十年代就开展了电力开关设备在线监测的研究工作，开始由定期检修状态检修转变。我国自80年代以来，在变电站高压设备在线监测、故障智能诊断方面也进行了大量的研究工作，取得了成果，逐步积累了一些经验，为开展状态检修打下了良好的基础。作为电力系统控制和保护设备，高压断路器动作的可靠性

3、对供电可靠性有着极大的影响。影响高压断路器可靠件的一个主要因素就是其操动机构的可靠性。据国际大电网CIGRE对断路器故障凋查的统计结果可知，断路器70.3％的故障是由于操动机构的机械故障引起的。开发针对永磁机构断路器的机械特性在线测试装置对于判断永磁操动机构机械特性、提高其可靠性具有重要的意义。断路器在分合闸操作中所产生的振动信号是一系列无规则的信号量，这些振动信号中还会夹杂着各种各样的噪声干扰和随机振动。断路器的机械振动信号是典型的带有噪声的非平稳信号，分析比较困难。传统的机械振动信号处理方法采用傅立叶变换进行分析，基于傅立叶变换的FFT频谱分析在全频域范

4、围内分辨率理论上可达无穷大，但时域分辨率为零，因此不适合对非平稳信号进行分析。小波变换具有“变焦”的特点和良好的时频局部化特性，可以把信号在空间和频域上局部化。近年来，小波分析在电力系统故障诊断、信号消噪等方面得到广泛的应用。实践证明，利用小波变换分析振动信号能取得更好的效果。在线监测的关键是综合考虑各种监测方法现场实施的难易程度和成本，既要保证监测系统本身不过与复杂。针对以上状况，结合电气设备的现代检修体制由“计划性检修”向“状态检修”转变的实际情况，设计出一种性能可靠、实用价廉的在线检测装置是实现真空开关状态检修的必须解决的前提条件。本文以快速信号处理（

5、DSP）芯片为核心，利用加速度传感器测量振动信号，研制了一套用于永磁机构真空断路器的机械特性在线监测装置。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第48页共48页1绪论1.1课题背景及研究意义现代社会对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，电力系统中各种器件和装置的工作性能是保证质昔和可靠性的关键。断路器是电力系统中关键器件之一，起着承载、关合、分断正常电路以及切除故障电路的重要作用，其可靠性和智能化水平对电力系统的稳定和自动化程度将产生深远的影响。目前，真空断路器在12～40．5kV的中压开关设备领域占有优势地位；而在72.5—1lOOkV的电力开关设备中，

6、由于SF6气体是一种强温室效应气体，而SF6断路器被限制使用，所以真空断路器的应用领域已经从中压等级发展到更高的电压等级。高压断路器作为电力系统中最重要的设备之一，肩负着控制和保护的双重任务，其性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。国际大电网会议及我国电力研究院关于高压断路器故障的统计调查显示，断路器的大多数故障(主要故障的70%和次要故障的86%)发生在机械机构，主要涉及操动机构、监视装置和辅助装置等。目前对高压断路器性能的检查，主要是在交接和停电，结合大、小修进行预防性试验，检查其绝缘状况和操动机构的机械特性，对断路器的维修则基本上采用预防性维修即定期更

7、换零部件进行大修的方法。这样不能及时发现事故异常征兆，而且过度的拆卸检修反而会影响断路器的正常运行，增加事故率。所以对高压断路器的运行状态实施在线监测，及时了解其运行工况，实现从“预防维修”到“状态检修”的转变，对断路器进行在线监测可对其运行中的各种重要参数能进行长期连续的在线监测，不仅可以提供设备现有的运行状态。而且还能分析各种重要参数的变化趋势，判断有无存在故障的先兆，提高运行可靠性，为设备的状态维修提供依据。1.2论文研究的内容设计真空短路器永磁机构在线监测样机，以达到对真空断路器永磁机构实时监测，分析各种重要参数的变化趋势，判断有无存在故障的先兆，提

8、高运行可靠性，为设备的状态维修提供依据。采用加速度传