本文關(guān)鍵詞：電弧性電氣火災(zāi)檢測技術(shù)研究與裝置開發(fā)

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【摘要】：我國電氣火災(zāi)已經(jīng)成為火災(zāi)的首要元兇,并且有愈演愈烈的趨勢。由于傳統(tǒng)斷路器主要對金屬性短路和漏電引起的電氣火災(zāi)起到防范作用,而當(dāng)絕緣破損、老化導(dǎo)致電弧故障時(shí),因故障電流低于傳統(tǒng)斷路器的動(dòng)作閾值,傳統(tǒng)斷路器不能全方位、有效的防范電氣火災(zāi)。因此,如何有效防范由電弧故障引起的電氣火災(zāi)就顯得十分重要。論文基于負(fù)載抑制性,針對不同工況下,對電弧故障特征參數(shù)的提取進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,提出可行的電弧故障檢測方法,提高了電弧故障檢測的準(zhǔn)確性,并研發(fā)出相應(yīng)的檢測裝置。本文依據(jù)GB14287.4-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)第4部分:故障電弧探測器》國家標(biāo)準(zhǔn),搭建了可以產(chǎn)生不同類型電弧故障的實(shí)驗(yàn)平臺,按照標(biāo)準(zhǔn)要求對電流和高頻耦合信號進(jìn)行采集,采用多種信號處理方法提取電弧故障特征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單純依靠電流波形或高頻特征對電弧故障進(jìn)行識別存在較高的誤判和漏判,很難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電弧故障的識別。鑒于單一特征判據(jù)檢測存在的局限性,本文采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,挖掘三種能夠全面表征電弧故障的特征量,并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多信息融合算法實(shí)現(xiàn)電弧故障的識別,大大提高了電弧故障檢測的準(zhǔn)確性,并根據(jù)高頻、電流波形斜率、電流周期變化特征,給出了三個(gè)便于微處理器移植的量化公式。根據(jù)上述電弧故障識別算法,研制了電弧故障檢測裝置樣機(jī)。硬件設(shè)計(jì)主要包括信號調(diào)理模塊、電源模塊、微處理器模塊以及通訊模塊。其中,以對數(shù)檢波放大器為核心,設(shè)計(jì)了能有效提取電弧故障高頻輪廓特征的高頻電路模塊;為了便于微處理器對電流信號的處理,設(shè)計(jì)了單電源精密整流電路。軟件部分,針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合算法相對復(fù)雜,難以在很短時(shí)間內(nèi)完成特征值的融合,這里采用簡化算法將特征值按照融合時(shí)的權(quán)重求和作為輸出參數(shù)。按照自頂而下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的編寫思路,完成電弧故障檢測程序的設(shè)計(jì)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)測試了裝置樣機(jī)性能,試驗(yàn)結(jié)果表明,本文開發(fā)的裝置樣機(jī),能夠有效地檢測回路中的電弧性短路故障,并能夠避免其它支路的高頻串?dāng)_。
【關(guān)鍵詞】：電弧故障 屏蔽性負(fù)載 電氣火災(zāi) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 對數(shù)檢波
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM08
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-13
• 1.1.1 電氣火災(zāi)的危害9-10
• 1.1.2 電氣火災(zāi)的成因10-12
• 1.1.3 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-17
• 1.2.1 電弧性電氣火災(zāi)檢測研究的國外現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 電弧性電氣火災(zāi)檢測研究的國內(nèi)現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 電弧性電氣火災(zāi)檢測技術(shù)的發(fā)展方向16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容及目標(biāo)17-19
• 第2章 低壓交流電弧故障實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析19-43
• 2.1 電弧產(chǎn)生機(jī)理及特性19-21
• 2.1.1 電弧產(chǎn)生機(jī)理19
• 2.1.2 交流電弧的時(shí)頻特性19-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)平臺的建立與數(shù)據(jù)采集21-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺的功能要求21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺的組成21-25
• 2.3 點(diǎn)接觸電弧故障特征分析25-36
• 2.3.1 單一負(fù)載實(shí)驗(yàn)25-28
• 2.3.2 負(fù)載啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)28-31
• 2.3.3 負(fù)載抑制性實(shí)驗(yàn)31-36
• 2.4 碳化路徑串聯(lián)電弧故障特征分析36-38
• 2.5 高頻串?dāng)_實(shí)驗(yàn)38
• 2.6 并聯(lián)電弧故障特征分析38-40
• 2.7 電弧故障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析40-41
• 本章小結(jié)41-43
• 第3章 低壓交流電弧故障特征提取及識別43-69
• 3.1 電弧故障高頻特征的提取43-50
• 3.1.1 高頻耦合信號的處理過程43-48
• 3.1.2 高頻特征值的提取48-50
• 3.2 電弧故障電流特征的提取50-63
• 3.2.1 電流信號的處理50
• 3.2.2 平肩變化特征分析50-52
• 3.2.3 電流波形斜率特征的提取52-57
• 3.2.4 電流周期積分特征的提取57-63
• 3.3 基于多信息融合的電弧故障診斷63-67
• 本章小結(jié)67-69
• 第4章 低壓交流電弧故障檢測裝置設(shè)計(jì)69-85
• 4.1 電弧故障檢測裝置硬件設(shè)計(jì)69-75
• 4.1.1 AC/DC電源模塊69-70
• 4.1.2 高頻信號調(diào)理電路70-72
• 4.1.3 電流信號調(diào)理電路72
• 4.1.4 MCU電路及其它輸出電路72-74
• 4.1.5 電弧故障檢測裝置的研制74-75
• 4.2 電弧故障檢測裝置軟件設(shè)計(jì)75-81
• 4.2.1 主程序設(shè)計(jì)75-76
• 4.2.2 電弧故障檢測子程序設(shè)計(jì)76-81
• 4.3 電弧故障檢測裝置測試81-84
• 4.3.1 電弧故障試驗(yàn)81-82
• 4.3.2 誤報(bào)警試驗(yàn)82-83
• 4.3.3 負(fù)載抑制性試驗(yàn)83
• 4.3.4 并聯(lián)抗擾動(dòng)試驗(yàn)83-84
• 本章小結(jié)84-85
• 第5章 總結(jié)與展望85-87
• 5.1 全文總結(jié)85
• 5.2 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-93
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間學(xué)術(shù)論文及研究成果93

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本文編號：608220