高压断路器机械故障诊断专家系统设计

高压断路器机械特性的检测系统的设计与研究为了测试力传感器的实际应用效果，及验证通过力信号可以实现断路器机械特性的测量，设计了一种断路器机械特性测试系统。

将该系统进行了软件开发，采用C++Builder进行汇编，并设计了该系统的数据采集流程图。

将断路器分别进行合闸和分闸的动作试验来测试。

利用该系统对断路器机械特性进行了在线测量和离线测量，结论表明，在线测量的精确度较高一些。

标签：断路器；机械特性；在线测量；离线测量；力传感器；开合闸0 引言断路器是电力系统中重要电力设备，对电网有控制和保护的作用。

电力系统供电的可靠性直接影响社会经济生活，一直是电力公司各部门所关注的重点。

断路器的检修工作，则是保证断路器作业可靠性的重要途径[1-3]。

经过不断的改进和发展，断路器的检修由最初的事故检修到计划检修，而实现状态检修已成为当今电力运行的潮流，即将检修工作的进行在发生故障之前。

状态检修不仅可以判断断路器的实时运行状态，还可以对工作状态起到预测作用。

状态检修运用的技术包括传感器技术、计算机技术、信号处理技术等。

当断路器实行在线检测时，由于断路器复杂的机械结构，导致故障发生概率较高，因此断路器机械特性的在线监测便成为断路器在线监测的重要部分[2]。

1 实验方案原理本文设计了一个可以在线监测断路器机械性能的系统。

在这个测试系统中，要对一些常用的机械特性进行监测和测量，包括触头行程、分合闸线圈电流等。

除此之外，还包括主回路通断测量及拉杆力测量。

为了能在线获取刚分刚合时刻点，用来进行实际验证，系统设计选用力传感器，在研究传感器性能的基础上，设计的断路器监测系统，可以使基于力传感器测量时间的监测系统有不同的数据，在实现基于主回路通断测量的传统测试的同时，又可实现基于力信号测量的在线测试，使其监测系统的精度有了对比参照。

线圈电流、拉杆位移、主回路通断开关量、拉杆力等都是检测断路器性能的重要参数。

这些外部信号通过相应传感器进行交换，传送到信号调理单元调理成采集卡能采集的信号。

一种电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统和使用该系统监测断路器的方法，该系统包括断路器集群云数据库和智能专家决策终端。

断路器集群数据库包括断路器实时监控数据库、断路器技术监督数据库、断路器安全风险技术指标数据库、断路器仓储备品备件数据库，智能专家决策终端包括设备安全风险评估模块、设备维护最优方案排序模块、移动终端在线动态预警模块。

断路器集群数据库动态地进行数据的获取，智能专家决策终端对获取的数据进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析以及因素分析。

该系统以大数据分析技术为基础，通过对在线、离线的海量云数据进行多维度分析，实现对断路器统一实时监控管理，提供诸如断路器状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警功能等功能，提升断路器设备运行维护的安全经济水平，更好地对断路器实施设备全生命周期管理。

技术要求1.一种电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统，其特征在于，所述电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统包括断路器集群云数据库和智能专家决策终端，其中所述断路器集群云数据库包括断路器实时监控数据库，其中所述断路器实时监控数据库中的数据提供了所述断路器的实时工作参数；断路器技术监督数据库，其中所述断路器技术监督数据库的数据提供了断路器的固有参数；断路器安全风险技术指标数据库，其中所述断路器安全风险技术指标数据库中的数据提供了安全风险技术指标；断路器仓储备品备件数据库，其中所述断路器仓储备品备件数据库中的数据提供了所述断路器的规格参数，其中所述智能专家决策终端包括设备安全风险评估模块，配置成评估设备的安全风险；设备维护最优方案排序模块，配置成对设备维护方案排序；移动终端在线动态预警模块，配置成提供移动终端在线动态预警，其中所述断路器集群云数据库配置成动态地进行数据的获取，所述智能专家决策终端配置成对获取的数据进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析以及因素分析，其中所述多维度大数据分析智能专家系统被配置成监控断路器，所述监控步骤包括：从变电站自动化系统和现场测控装置中获取电网中的断路器的工作参数，该电网的工作参数包括断路器的工作电压、工作电流、分合闸线圈状态、三相触头位置、分合闸动作计数器、操作机构状态、马达打压计数器、SF6气体压力、隔离开关位置、接地刀闸位置；从变电站的继电保护管理信息系统中获取断路器保护装置、线路保护装置、相关元件保护装置中的断路器动作过程和开断电流值；从故障录波装置中获取断路器开断的故障电流值及三相触头动作过程；从断路器集群云数据库获取与断路器相关的固有参数，所述固有参数包括断路器国家技术标准、断路器生产厂家设计参数、调试验收参数、设备缺陷台账、设备可靠性统计；基于已经获取的断路器的工作参数和与断路器相关的固有参数，进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析、因素分析；基于分析结果，调用设备状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警模块，获取运行维护决策建议。

机械设备故障诊断专家系统的设计【摘要】随着科技的不断发展，机械设备故障诊断系统也开始向自动化方向发展。

本文通过对诊断系统的概述，进一步探讨了机械设备故障诊断专家系统的设计。

【关键词】机械设备；故障诊断；设计一、前言对于机械企业来说，机械设备是生产中的重要核心，一旦发生故障，将会造成巨大的损失，严重时将危及工作人员的生命安全。

因此，加强对机械设备故障诊断专家系统的设计分析，对于保证人民财产和生命安全有着重要的意义。

二、诊断系统的概述诊断系统是一种完整的技术体系，用以获取机器技术状态信息并加以处理，进而判断和预测机器技术状态。

诊断系统一般包括状态监测、故障检测(发现故障)、故障定位(故障隔离)和故障识别。

机电设备监测诊断模式经历了从单机监测诊断系统到分布式监测诊断系统，再到基于Internet的远程监测诊断系统这样一个发展过程。

单机监测诊断系统是针对某一机器设计，是一种封闭式的系统，信息的交流限于系统内部。

分布式监测诊断系统是针对大型机电设备主机和多辅机功能分布和地域分布的特点设计的，它通过工业局域网把分布的各个局部现场、独立完成特定功能的本地计算机互联起来，成为实现资源共享、协同工作、分散监测和集中操作、管理、诊断的工业计算机网络系统。

三、系统的设计1、数据库设计数据库主要用来存放系统运行过程中所必须的领域内原始特征数据的信息，以及在运行推理过程中所产生的各种静态和动态数据信息，为专家系统推理和解释提供必要的数据。

包括从状态检修网络获取的被监测设备的状态参数、结构参数、时域信号以及设备运行和试验的历史数据与设备管理的原始参数。

状态参数应包括信号分析的所有关键性特征，特征的提取应能正确反映设备运行的状况，以便下一步分析利用。

如实时监测的幅值、频率、相位、波形、相关变化、空间分布、稳定性等特征。

数据库还包括分析结果数据库、标准数据库、图谱库、设备档案库、分析条件库，并能根据需要进行数据查询和检索。

由于数据库中的事实是动态变化的，因此选用动态存储方式，即单链表存储结构。

高压断路器在线监测及故障诊断系统设计摘要：近年来，电力事业为我国社会经济的建设做出巨大的贡献。

作为确保电力系统稳定的重要保证，高压断路器的稳定性和可靠性直接影响着电气回路的稳定，且对于电力系统正常的运行有着重要影响。

因此，本文对高压断路器概述进行分析，并对高压断路器在线监测系统总体设计以及系统软件设计展开研究，以期望高压断路器在线监测及故障诊断系统的设计提供可行性参考。

关键词：高压断路器；在线监测；故障诊断前言随着我国社会经济的发展，社会的用电量不断提高，并在容量不断增加的背景下，对电力系统的安全性和稳定性提出更高的要求。

为了确保高压输电安全、可靠和稳定，就必须确保高压断路器能够有效的应用在电力与电气设备间的链路上。

当前，高压断路器仍处于不断完善的阶段，对此需要对高压断路器进行在线监测，并且做好故障诊断以及故障警报的工作，为高压断路器的维修奠定良好的基础。

因此，本文对高压断路器在线监测及故障诊断系统设计展开研究，这对于提高高压断路器应用水平，确保电力系统的稳定和安全，促进电力事业的发展具有重要意义。

一、高压断路器的概述高压断路器又称为高压开关，及时可以闭合或切断高压电路中的负荷电流和空载电流，同时还能够通过续电器在系统发生故障时起到保护作用，切断短路电流和负荷电流。

高压断路器还能够根据控制短路的需要，进行电路通断，并且还能根据设备负载电流的实际情况，选择投入或退出设备运行。

高压断路器具有足够断流的能力和完善的灭弧结构，通常情况下分为：真空断路器、空气断路器、SF6断路器、油断路器等。

目前，从油断路器发展到压缩空气断路器继而发展到六氟化硫断路器和真空断路器，形成了126kV以下以真空断路器为主，126kV以上电压等级六氟化硫断路器为主的格局。

其中，真空断路器具有安全性高、体积小、重量轻的优点，主要应用于操作环境较为复杂的环境；SF6断路器应用于高压电力控制系统中；空气断路器具备速度快、灭弧能力强的优点。

高压断路器机械故障诊断专家系统设计摘要：高压断路器安全可靠运行具有十分重要的工程意义，在调研高压断路器常见机械故障类型的基础上，探讨了不同故障产生的原因。

目前国内外高压断路器机械故障诊断技术，从机械故障特征量的提取以及故障识别的角度进行了分析。

最后综合高压断路器机械故障诊断技术发展现状，指出了目前机械故障诊断急需解决的问题及其发展方向。

关键词：高压断路器；机械故障；故障诊断高压断路器是电力系统中重要的电力设备，当电力系统出现短路等异常情况时，断路器的拒动﹑误动﹑慢动和三相不同期性等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可以引起设备爆炸。

断路器操作时发出的机械振动信号是一个包含丰富信息的载体，它含有大量的设备状态信息。

高压断路器是一种瞬动式的机械，在动作时，具有高强度冲击、高速的特点，这样强烈的冲击振动在传感器测量上比较容易实现，因此通过测量振动信号就可以进行断路器的故障诊断。

一、断路器机械故障及其产生原因高压断路器机械状态十分复杂，某一种故障对应了机构的多种状态特征；同时，机构的某一状态特征发生变化对应的故障原因或故障点也不可能是惟一的。

从传动机构到操作机构故障，从部件松动到润滑失效均会导致机械故障。

常见的操动机构有电磁操动机构、弹簧操动机构以及液压操动机构。

不同操作机构失效现象大致可分为拒动和误动两大类，根据实际操作经验和理论分析结果，将电磁操动机构断路器故障详述。

电磁操动机构断路器故障分类。

电磁操动机构断路器异常现象可分为拒合和拒分两类，误动包括合后即分和无信号自分2 类。

1）拒动，拒合。

① 铁心不启动。

二次回路连接松动；辅助开关未切换或者接触不良；直流接触器接点被灭弧罩卡住或者接触器吸铁被异物卡住；熔丝熔断；直流接触器电磁线圈断线或烧损；合闸线圈引线断线或线圈烧损；2 个线圈极性接反；合闸铁心卡住均等导致铁心不启动。

② 铁心不启动，连扳机构不动作。

合闸线圈通流时端子电压太低；辅助开关调整不当过早切断电源；合闸维持支架复归间隙太小或未复位；合闸脱扣机构未复归锁住；滚轮轴合闸后扣入支架深度少或端面磨损变形扣不牢；合闸铁心空行程小，冲力不够；合闸线圈有层间短路；开关本体传动机构卡涩等故障均导致铁心不启动，连扳机构不动作。

高压断路器在线监测及故障诊断系统设计探微邢亮摘要：在电力系统的设备中，高压断路器故障会造成线路、设备受损，电量损失，用户大面积停电，影响正常的社会生产与生活。

因此，高压断路器作为电力系统中重要的控制和保护设备进行维护与检修，确保其正常运行至关重要。

合（分）闸线圈是断路器操作机构的重要组成部分，其电流波形中包含了断路器运行状态的关键信息，如线圈卡滞、辅助触点状态等。

通过对高压断路器的合（分）闸线圈电流波形与特征值的分析，可判断断路器是否出现故障。

因此，准确地提取电流信号特征值是判断断路器故障的关键。

关键词：高压断路器；合（分）闸线圈电流；在线监测；故障诊断；EMD算法1 高压断路器概述高压断路器指的是额定电压3kv以上的断路器，其具有良好的灭弧结构和断流能力，能够根据需要控制电路的通断以及根据电气设备的负载电流情况使电气设备投入或退出运行，此外，高压断路器还能够同继电保护装置一同工作，切断电网系统中的故障部分，防止电力事故进一步扩散。

高压断路器可以根据灭弧介质和方法分为油断路器、sf6断路器、10kv真空断路器、压缩空气断路器、磁吹断路器。

其中油断路器在我国电力系统中的应用最为广泛，sf6断路器主要应用在超高压电力系统中，10kv真空断路器的额定电压为12kv，具有重量轻、体积小、安全的优点，主要应用在操作频繁的场所，压缩空气断路器具有灭弧能力强、速度快的优点。

目前，为了减少高压断路器的故障，灭弧的方式多为无油或少油，未来随着科技的发展，10kv真空断路器将得到进一步完善，在高电压电力系统运营中发挥更大的作用。

2信号处理与故障诊断2．1合（分）闸线圈电流断路器的合（分）闸线圈电流是判断断路器正常运行的重要依据，通过分析线圈电流波形可得到触头合（分）闸动作启动时刻、合（分）闸时间等参数。

线圈电流变化总共经历了4个阶段：t0～t1为铁芯触发阶段，线圈电流不断增大，t0代表了断路器合（分）闸动作的触发时刻；t1～t2为铁芯运动阶段，电流逐渐减小，可根据这段波形判断铁芯的运动状态是否正常；t2～t4为触头合（分）闸动作阶段，开始时刻在t2附近，线圈电流在t4时达到稳定值，此时断路器的动触头动作到位；t4～t5为电流切断阶段，辅助开关触头间的电弧被拉长，电弧电压快速升高，迫使电流迅速减小直至熄灭。