本文關(guān)鍵詞：礦用高壓真空配電裝置故障模式識別技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文是山西省科技重大專項“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)開發(fā)”(項目編號:20131101029)的重要研究內(nèi)容之一,是針對煤礦井下移動變電站高壓側(cè)配電裝置故障率高、故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)不完善等問題提出的。高壓真空配電裝置擔(dān)負(fù)著煤礦井下電能分配的主要任務(wù),是礦井供電系統(tǒng)的核心設(shè)備之一,它能否可靠工作將直接影響著煤礦企業(yè)的供電安全和生產(chǎn)安全。同時,隨著礦井供電系統(tǒng)電壓等級和負(fù)荷容量的不斷攀升,高壓真空配電裝置的使用量也得到了空前提高。但是,由于煤礦井下環(huán)境惡劣、負(fù)荷變動大、且缺乏狀態(tài)監(jiān)測和故障模式識別技術(shù)的應(yīng)用,礦用高壓真空配電裝置在運(yùn)行期間因自身故障導(dǎo)致的煤礦安全事故頻頻發(fā)生。因此,為了準(zhǔn)確診斷出高壓真空配電裝置的當(dāng)前狀態(tài),并在高壓真空配電裝置故障前給用戶提出可信的設(shè)備運(yùn)行指導(dǎo)性意見和建議,最大限度地確保礦井供電安全和生產(chǎn)安全,研究礦用高壓真空配電裝置故障模式識別技術(shù)具有極其重要的現(xiàn)實意義。針對目前礦用高壓真空配電裝置存在的問題,本文就其故障模式識別技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究內(nèi)容如下:通過現(xiàn)場調(diào)研與查閱大量文獻(xiàn)資料,梳理了礦用高壓真空配電裝置的組成結(jié)構(gòu)與常見故障,統(tǒng)計了高壓開關(guān)中各故障所占比例,分析總結(jié)了各種故障的可能形成原因及故障監(jiān)測信息的特性狀態(tài),建立了系統(tǒng)故障模式識別總體策略。依據(jù)故障機(jī)理,重點研究了各故障監(jiān)測對象的狀態(tài)特性,包括分閘與合閘線圈的電流狀態(tài)特性、儲能電容電壓狀態(tài)特性、斷路器動作狀態(tài)特性、振動狀態(tài)特性、真空滅弧室真空度狀態(tài)特性。確立了控制回路電氣信號、機(jī)械狀態(tài)信號、滅弧室真空度的狀態(tài)信息獲取方法。搭建了故障數(shù)據(jù)監(jiān)測以及故障模式識別實驗平臺,包括監(jiān)測用傳感器的選型,以及上位機(jī)與下位機(jī)的配置。上位機(jī)以LABVIEW為平臺,編寫了故障特征提取程序與數(shù)據(jù)分類管理程序,通過對上、下位機(jī)整體調(diào)試,編寫了下位機(jī)采集與通訊程序,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸準(zhǔn)確可靠,能夠有效提取故障信息。研究了支持向量機(jī)(SVM)的基本理論,提出了基于支持向量機(jī)增量學(xué)習(xí)的故障模式識別方法。結(jié)合工業(yè)實際,總結(jié)了故障特征數(shù)據(jù)樣本建立方法,提出了故障分類識別實現(xiàn)方案。進(jìn)行了控制回路電氣故障和機(jī)械故障的模擬實驗,包括供電電壓異常、回路電阻增加以及輔助開關(guān)失效、主軸卡澀與分閘彈簧螺絲松動故障等。通過訓(xùn)練支持向量機(jī)分類識別模型與增量學(xué)習(xí)模型,建立了電氣故障模式識別模型與機(jī)械故障模式識別模型。驗證表明,各模型的識別準(zhǔn)確率都在90%以上,達(dá)到了故障模式識別的目的。提出了滅弧室真空度劣化故障模擬實驗方案,研究了真空度劣化時屏蔽罩電位的變化規(guī)律與滅弧室內(nèi)局部放電變化規(guī)律,對滅弧室真空度識別具有重要的理論意義和實用價值。
【關(guān)鍵詞】：礦用高壓真空配電裝置 模式識別 故障診斷 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD61;TM63
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題背景和研究意義11-12
• 1.2 高壓配電裝置故障診斷與故障模式識別的研究現(xiàn)狀及趨勢12-15
• 1.2.1 電力設(shè)備故障診斷及模式識別技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢12-14
• 1.2.2 礦用高壓真空配電裝置故障診斷及模式識別技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 項目研究基礎(chǔ)15
• 1.3 本文的研究目標(biāo)及主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 礦用高壓真空配電裝置故障模式識別基本理論17-33
• 2.1 配電裝置基本結(jié)構(gòu)17
• 2.2 高壓配電裝置常見故障統(tǒng)計分析17-18
• 2.3 故障監(jiān)測對象狀態(tài)特性分析18-32
• 2.3.1 分合閘線圈電流狀態(tài)特性分析18-22
• 2.3.2 儲能電容電壓狀態(tài)特性分析22-24
• 2.3.3 斷路器動作狀態(tài)特性分析24-26
• 2.3.4 振動狀態(tài)特性分析26-27
• 2.3.5 真空滅弧室真空度狀態(tài)特性分析27-32
• 2.4 本章小節(jié)32-33
• 第三章 礦用高壓真空配電裝置狀態(tài)信息獲取方法33-41
• 3.1 控制回路狀態(tài)信息獲取方法33-35
• 3.1.1 控制單元基本結(jié)構(gòu)33-34
• 3.1.2 控制回路狀態(tài)信息獲取34-35
• 3.2 機(jī)械狀態(tài)信息獲取方法35-37
• 3.2.1 機(jī)械部件基本結(jié)構(gòu)35
• 3.2.2 機(jī)械狀態(tài)信息獲取35-37
• 3.3 真空滅弧室狀態(tài)信息獲取37-40
• 3.3.1 滅弧室基本結(jié)構(gòu)37-38
• 3.3.2 真空度劣化信息獲取38-40
• 3.4 本章小節(jié)40-41
• 第四章 故障數(shù)據(jù)監(jiān)測與模式識別平臺設(shè)計與實現(xiàn)41-51
• 4.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計41-42
• 4.1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)41-42
• 4.1.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)42
• 4.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)42-46
• 4.2.1 傳感器選型與安裝42-44
• 4.2.2 下位機(jī)設(shè)計44-46
• 4.2.3 上位機(jī)配置46
• 4.3 軟件平臺設(shè)計與實現(xiàn)46-49
• 4.3.1 信號采集與通信程序設(shè)計46-49
• 4.3.2 上位機(jī)程序設(shè)計49
• 4.4 本章小節(jié)49-51
• 第五章 故障特征提取與故障模式識別51-63
• 5.1 故障模式識別實現(xiàn)步驟51
• 5.2 故障特征提取方法51-56
• 5.2.1 控制回路電信號特征提取方法51-53
• 5.2.2 斷路器動作狀態(tài)信號特征提取方法53-55
• 5.2.3 振動信號特征提取方法55-56
• 5.3 基于SVM增量學(xué)習(xí)的故障分類識別方法56-59
• 5.3.1 SVM分類模型的建立56-58
• 5.3.2 SVM增量學(xué)習(xí)算法58-59
• 5.4 故障分類識別方法的實現(xiàn)59-61
• 5.4.1 特征數(shù)據(jù)樣本的建立59-60
• 5.4.2 故障分類識別模型訓(xùn)練60
• 5.4.3 模型準(zhǔn)確率驗證60-61
• 5.5 本章小節(jié)61-63
• 第六章 實驗及結(jié)果分析63-81
• 6.1 控制回路電氣故障模式識別63-69
• 6.1.1 電源電壓異常模擬實驗63-65
• 6.1.2 分合閘線圈及儲能電容故障模擬實驗65-66
• 6.1.3 輔助開關(guān)失效模擬實驗66-67
• 6.1.4 電氣故障分類識別模型的建立67-69
• 6.2 機(jī)械故障模式識別69-75
• 6.2.1 觸頭及連桿機(jī)構(gòu)卡澀模擬實驗69-71
• 6.2.2 分閘彈簧螺絲松動模擬實驗71-73
• 6.2.3 機(jī)械故障分類識別模型的建立73-75
• 6.3 真空滅弧室真空度劣化故障模式識別方法探究75-80
• 6.3.1 真空度劣化與屏蔽罩電位關(guān)系探究實驗75-77
• 6.3.2 真空度劣化與局部放電關(guān)系探究實驗77-80
• 6.4 本章小節(jié)80-81
• 第七章 結(jié)論與展望81-83
• 7.1 研究結(jié)論81
• 7.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 作者在攻讀碩士期間的研究成果89

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本文編號：256081