电气设备在线监测与故障诊断

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分类呼：ＴＭ７６ 擀 级：

啦俯ｆ℃科：１ ０４２２ 学
呼：２００２１１３９０

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硕士学位论文
Ｓｈａｎｄｏｎｇ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｍ ａ擎ｔｅｒ’ｓ Ｔｈｅｓ ＩＳ

论文题¨：

电气设备的在线监测与故障诊断

作斯姓名 譬
北

王鑫 电力系统及奠自动化

指导数师蝌－名 擎！世技术职务
魏殿杰剐教授

２００５ ｆｌ－５

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原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研
究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。

论文作者签囊乏鑫

日期：

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关于学位论文使用授权的声明
本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本 人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文．

（保密论文在解密后应遵守此规定）
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论文作者签名：芝盛导师签名：。纽垒日期：ｄ：』』！

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中文摘要
本文在分析现代电力系统设备检修体制的基础上，论述了电气设备实行状态 监测必要性和可能性，并以高压断路器为研究对象．高压断路器是电力系统中重 要的电气设备，在电网中起到控制和保护作用，因此确保断路器的可靠性运行极 为重要。目前实行的定期检修制度盲目性大，并且容易引入新的故障隐患，降低 设备的可靠性。因此必须对高压断路器状态实行在线监测，实时监测断路器的运 行状态，并为设备的状态检修提供依据． 高压断路器大部分故障源于机械方面，因此研究机械故障具有重要的意义。 高压断路器的机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含有大量的设备状态信 息，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展，利用振动信号监测和 诊断高压断路器的机械状态已经可行，并且受到重视．本文提出利用小波分析技 术的模极大值分析法，将模极大值作为故障特征参数作为决策表的原始输入，且 利用粗糙集理论提取高压断路器机械故障诊断的规则，提高了故障诊断的可靠 性． 模极大值分析法，也是利用小波分解来检测信号突变点，根据信号出现突变 时，小波变换后的系数具有模量极大值，来确定故障发生的时间点，并且将模值
作为故障诊断的特征参数。

将小波分析得到的故障特征参数作为决策表的原始输入，利用粗糙集理论对 其进行约简，在保持决策表分类能力不变的情况下，去掉诊断中的不重要因素， 保留重要的要素，简化进行故障诊断时所需的信息，从而提高故障诊断的准确率。 最后是系统的实现部分，介绍了硬件与软件的实现。硬件部分主要介绍了 ＢＨ５１１６数据采集板的特点和参数。软件部分，系统主要采用Ｖｉｓｕａｌ
ｃ＋＋６．ｏ，

Ｍａｔｌａｂ ６，５进行编程，以Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０位开发平台．该系统实现数据采集、存储，

通信等功能，同时直接调用Ｍａｔｌａｂ６．５编程语言，直接利用Ｍａｔｌａｂ中丰富的数据 处理方法和数学模型，实现对数据的处理和分析． 关键词：高压断路器 ．租糙集 在线检测 故障诊断 振动信号 信号处理

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｂａｓｅｄ

Ｏｎ

ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｓｔａｍｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ｉｓ
ｏｎｅ

ｆａｕｌｔｄｉａｇｕｏｓｉｓ

ＨＶ（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ罄ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ．Ｔｈｅ ＨＶ

ｏｆ ｔｈｅ

ｍａｊｏｒ

ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｓ

ｉｓ ｖｅｒｙ ｐｏｗｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｓｏ ｉｔｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｓｅｒｖｉｃｅ
ｂｒｅａｋｅｒｓ
ａｒｅ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ａｔ

ｈｏｍｅ，ｔｈｅ ＨＶ ｃｉｒｃｕｉｔ

ｏｖｅｒｈａｕｌｅｄ ｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｂｙ ｒｏｕｔｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｎｏｗ．Ｔｈｉｓ ｗａｙ ｉｓ ｅｙｅｌｅｓｓ ｗｈｉｃｈ

ｕｓｕａｌｌｙ ｂｒｉｎｇｓ ｔｈｅ ｎｅｗ ｆａｕｌｔ ｔｏ

ｓｙｓｔｅｍ

ａｎｄ

ｒｅｄｕｃｅ

ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｒｅａｌ?ｔｉｍｅ ｓｔａｔｅ

ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｔｈｅ ｏｎ－?ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆｈｅ ＨＶ ｃｉｒｃｕｉｔ

ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｆｏｒ

ｂｒｅａｋｅＬ——
ｒｏｏｔ

Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒｓ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔａｉｎｓ
ａｓ ａｎ

ｆｒｏｍ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
ｉｆ ｏｆ ｆａｒ ｒｅａｃｈｉｎｇ

ｂｒｅａｋｅｒｓ

ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ．

ｐｌｅｎｔｉｆｕｌ

ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｏｆｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ｓｅｎｓｏｒ。

ａｂｕｎｄａｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

ｃａｒｒｉｅｒ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ

ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ

ｓｔｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｉｔ ｉｓ
ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ

ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ

ｄｉａｇｎｏｓｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

ｓｔａｔｅ ｏｆ

ｂｒｅａｋｅｒ

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ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ

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ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｈａｖｅ

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ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｍｏｄｕｌｅ ｂａｓｅｄ

ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ．
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Ｔｈｅ

ｆｉｒｓｔ ｍｅｔｈｏｄ：

Ｃａｐｔｕｒｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｗｈｉｃｈ
Ｃａｌｌ

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ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ

ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｔ

ｔｒａｎｓｆｏｒｍ

ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ’ｓ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ

ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅｎ

ｉｔ Ｃａｎ

ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ＨＶ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｒｅａｋｅｒ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ’ｓ

ｗａｖｅｆｏｒｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆａｕＲ ＣＯｎｄｉｔｉｏｎ＇ｓ ｗａｖｅｆｏｒｍ．

Ｔｈｅ
ｗａｖｅｌｅｔ

ｓｅｃｏｎｄ ｍｅｔｈｏｄ：Ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ ｔｈｅ

Ｏｎ

ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ

ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．＇Ｗ］ｌｅｎ Ｃａｎ
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ｃａｌｌ

ｓｉｐ ｏｃｃｕｒ ｔｈｅ ｓｉｎｇｕｌａｌｉｔｙ，ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ’Ｓ
ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ
ＯＣＣＢＬ Ａｔ

ｍａｘｉｍｕｍ ｍｏｄｕｌｅ

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ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｍｏｄｕｌｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ．

ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ
．

Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ

ｓｔａｔｕｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ

２

ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ， ＷＣ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｉｓ ｍａｄｅ ｏｆ Ｖｉｓｕａｌ

ａｎｄ

ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆＢＨ５１１６．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｆｔ＇ｗａｒｅ，ｔｈｅ
ｃａｌｌ

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Ｃ＊卜６．０，Ｍａｔｌａｂ６．５’ｗｈｉｃｈ

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ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｄａｔａ
ｃａｎ

ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ，ｄａｔａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＶＣ Ｍａｔｌａｂ ｐｒｏｇｒａｍ
ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ．

ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃａｌｌ

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：

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ｏｎ－ｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
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ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；

Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ

３

符号说明

Ａ＼Ｂ＝｛ｘｌｘ∈Ａ＾工萑Ｂ｝Ａ和Ｂ的差，记为Ａ＼Ｂ；
ｃａｒｄ（Ａ）：集合所包含元素的个数，称为该集合的基数；
ＨＶ：高压； ＲＳ：粗糙集。
。

４

第一章：绪论

１．１课题的提出
随着社会和经济的发展，电力系统在国民经济中的地位日趋重要，因此对电 力系统安全可靠性提出了更高的要求，同时，电力系统的改革也促使各个电力运 营商在满足质量要求的情况下追求以最低的成本实现最终的目标，而其中重要的 举措之一就是采取科学的监测和故障诊断手段对电气设备进行检修，从而能够提 早发现设备隐患，提高设备的可靠性，降低运行和维修的成本。 设备的检修体制大致经历了事后维修、预防性定期检修、状态检修的方式， 而我国电力系统当前对电气设备所采取的维修方式为事后维修和预防性定期检 修的方式Ⅲ啷． 早期所采用的事后维修方式（Ｂ．Ｍ．，Ｂｒｅａｋｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）是当电气设备发生 故障时才进行的维修，此时事故已经造成，所承受的经济损失也是最大的．在现 代设备管理要求下，事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置 的设备或采用其他检修方式不经济的设备。
１

预防性定期检修（Ｔｉｍｅ ｂａｓｅｄ ｍａｉｔｅｎａｎｃｅ）是以时问为基础的预防检修方式， 在电厂通常分为大修、小修，这种检修方式不管被检修的电气设备状态如何，一 律到期必修．长期以来，ＴＢＭ对我国电力系统安全运行起到了很大的作用，但 随着电力系统向高电压，大容量，互联网发展，以及用电部门要求的提高，这种 传统的方法已越来越不适用，主要表现在：（１）需要停电进行试验，而很多重要 电力设备轻易不能退出运行；（２）停电后设备状态（如Ｔ作电压，温度等）和运 行中不一致，影响判断准确性；（３）受检修周期的限制，检修往往不能恰到好处， 对在两次检修期间发生的事故没有好的解决方法． 在２０世纪７０年代美国杜邦公司首先提出了状态检修（ｃ．Ｂ．Ｍ，Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）．这是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设 备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。这种检修方式能及 时地有针对性地对设备进行检修，不仅可以提高设备地可用率，还能有效降低检 修费用，它与预防性检修相比较，带有强烈地主动色彩．国务院于１９８７年颁发的

出丕太堂亟±堂焦途塞
《全民所有制工业交通设备管理条例》明确指出：“应采用以设备状态监测为基 础的方法，不断提高设备管理和维修现代化水平．
一

状态检修的基础是状态检测，根据对设备的日常检查、定期重点检查、在线 状态监测和故障诊断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化 状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安 排检修。ＣＢＭ的特点是：ａ．有一个能反映设备状态的参数；ｂ．有一个规定的阈值 或概念明确的判据。以判断设备是否需要检修；ｃ．ＣＢＭ Ｔ作本身不需要接替设
备．

本文就是在此基础上进行对电气设备进行在线监测与故障诊断的研究，进行 状态监测就是尽早的发现故障，进行故障诊断就是尽快找出故障发生的原因，为 状态检修提供依据。

１．２国内外电气设备状态监测与故障诊断研究状况
‘国外对电气设备状态监测与故障诊断技术的研究，始予６０年代，各个发达 国家都很重视。美国是开发设备诊断技术最早的国家．１９６７年４月，由美国宇 航局创导，美海军研究室主持下，成立了美国机械故障预防小组．１９７６年芙国 西屋公司即开发以计算机为基础地发电厂设备诊断系统，８０年代向电力部门展 示了一套以微处理器为基础地发电机诊断系统．欧洲一些工业国家的设备诊断技 术研究和开发都有了进展，而且各具自己地专长领域和特色．如丹麦Ｂ＆Ｄ公司 的声学与振动检测和诊断技术，瑞典的ＡＧＥＭＡ公司红外测温技术，其红外热 像仪广泛地用于电力部门带电部件及输电线测温，瑞典ＳＡＰ仪表公司轴承监测 技术等。国际大电网会议于１９９０年发表了关于电气设备绝缘诊断技术的综述性 报告，对这一领域截止８０年代末的研究成果作了系统的总结． 我国设备诊断技术的研究开发是从７０年代末期开始，从８０年代开始，国内 大专院校，科研所等开展了电力设备诊断技术的开发，研制并取得了一批成果。 北京电力科学研究所、清华大学、陡河电厂联合开发了大型汽轮发电机振动监测 和故障诊断系统，华中理工大学开发地２００ＭＷ汽轮发电机组地寿命管理和故障 诊断专家系统，可以诊断机组各类原因的振动故障；华北电力科学院利用美国 ＥＮＴＥＫ公司电动机诊断软件开发了电动机诊断专家系统，在电厂实测５５台电动
６

出壅太堂亟±堂焦途塞
机，准确度高：东北电力科学研究院研制成功ＢＺＳ变压器油色谱在线监测装置， 武汉高压研究所研制成功变压器局部放电诊断装置，都获得广泛运用；红外线监 测技术在全国电力系统获得了广泛运用．另外，人工智能诊断技术也正逐步运用
于电力设备的故障诊断哪Ⅲ．

国内外的应用实践证明，状态监测与故障诊断系统能实时掌握电气设备的运 行状况、电气参数的特性，减少突发性故障的发生，提高设备的安全可靠性和运 行效益，降低设备强迫停运率、维修成本和寿命周期费用，延长设备的使用寿命，
从而增加电力系统的经济效益．但是由于状态监测与故障诊断技术的难度，不论

是国内还是国外，除个别项目外，大都还不成熟，仍处于研究发展阶段．

１．３电气设备监测与诊断技术的发展
随着传感器、计算机，光纤等高新技术以及数学理论应用，人工智能技术的 发展，为监测和诊断提供了进一步发展的空间。监测与诊断过程分为信号检测、 信号处理及其特征提取、状态判别与分类、趋势预测等几项基本内容。在监测过 程中，状态判别主要关心的是设备系统的整体状况；而在故障诊断中，状态分类 则是在发现设备异常后。对故障进行深入的分析，已确定故障发生的部位、严重 程度及其原因，为诊断决策提供依据嘲． １．３．１现代传感技术在电力设备监测中的应用 现代测试技术是以信号采集、信号传输、信号处理为主干，，传感是测量与检 测的第一步．随着科技的发展，新的测量传感技术在电力设备监测中有了更为广 泛的应用，由此发展的光纤传感技术、噪声监测技术、红外测温技术、声发射技 术，无损探伤技术等拓宽了传统的电力设备的测量范围，提高了测量的准确性， 使电力设备监测与诊断技术得到了重要发展．文献【６】介绍了一种基于单片机 的高压断路器综合在线监测系统．通过采用了绝缘泄漏电流传感器准确测量微安 级泄漏电流；直线位移传感器来监测断路器动触头速度和行程；跟踪性霍尔电流 传感器分合闸线圈回路电流、储能电机电流及短路电流；实现多参量的综合监测 来判断断路器的机械性能的系统，全面地了解断路器的运行状态。文献【７】介 绍了利用光纤温度传感器来测量真空断路器触头温度，不仅能够直接诊断真空断
７

路器的长期稳定温升，还可以估计触头的接触压力．根据监测结果进行“状态维 修”，对提高设备的不停电率和节省检修人力、物力有着重要的实际意义。文献 【８】介绍了一种六氟化硫气体密度的在线数字式监测装置，通过压力、温度变 送器采集断路器中ＳＦ６气体压力值和温度值，经过ＡｒＤ变换送至单片机。通过数 字运算获得在线监测的ＳＦ６气体。 １．３．２信号处理技术在电力设备诊断中的应用 通过信号处理，能够抑止干扰、保留或增加有用的信号，提炼信号特征，从 中获得与故障相关地征兆，利用征兆进行故障诊断。时域分析、快速傅立叶变换 （ＦＦＴ）频域分析、小波分析、小波包分析等信号处理提取技术的发展为进行诊 断提供了前提条件。文献［９１对小波分析在电气设备故障诊断中的应用作了简 要的介绍，利用小波变换的多分辨率性质，基于信号和随机噪声在小波变换域中 不同的模极大值系数特征，提取信号和噪声在多尺度分辨空间中的波形特征，而 且根据表征该特征的小波系数模极大值传播特性的不同，来实现对信号波形的有 效检测。小波分析能准确的反映故障发生的时间、位置等信息，并能对电气设备 进行实时有效的状态监视和故障诊断。文献【１０】【１ｌ】介绍了基于小波包原理 的振动信号处理方法，小波包变换能将已知信号按任意时频分辨率分解到更加精 细频带，且提高了信号处理的频率分辨率，小波包正交分解后的信号具有各频带 信号独立、能量守衡的特点．小波包分析继承了小波变换所有的时频局部化优点， 能够为振动信号提供一种更精细的分析方法！它对多分辨分析没有细分的高频部 分进一步分解，从而提高了信号的时频分辨率，是提取振动信号特征的一种很好 的方法。文献【１２】基于小波变换的信号奇异性检测理论，对断路器合闸时的振 动信号首先进行小波去噪处理，提纯有用信号。然后利用Ｈｉｌｂｅｒｔ变换提取信号 包络，对包络进行小波变换取得各尺度上的信号波形．最后根据小波变换各尺度 上模极大值的传递性来计算信号包络波峰的奇异性指数，以此作为断路器故障诊 断的～种特征参数。取得了较好的效果．
１．３．３诊断方法的应用

些』二叁』』坠兰』坠垡』选

由于诊断过程很难用传统的数学方法描述，而人工智能技术则由于其善于模

些东太学硕士学僮论文
拟人类处理问题的过程，容易计及人的经验以及具有一定的学习能力等特点在这 一领域得到了广泛的应用．例如专家系统、人工神经网络、模糊理论、遗传算法、 Ｐｅｔｒｉ网络等人工智能技术，当然这些人工智能技术有各自的优点和不足，它们 本身并不是孤立的，很多情况下可以相互结合以达到更好的诊断效果。文献【１３１ 针对电力系统的复杂性和故障的多样性，很难用精确的数学模型表示系统状态和 断路器分闸速度之间的关系，提出采用模糊控制建立断路器开断速度特性的运动 模型，并采用遗传算法对模糊模型的隶属函数进行优化，使得智能操作模糊控制 的隶属函数在全局得到优化，并得出了优化后的隶属函数，为断路器智能控制的 理论深入提出一条新的思路．文献【１４１基于径向基函数网络（Ｒａｄｉａｌ
Ｂａｓｉｓ

ＦｕｎｃｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋ，ＲＢＦ）理论，．提取断路器操作过程中振动事件发生的振动信号 幅值和振动事件发生的时间区段作为输入，建立断路器振动信号的ＲＢＦ网络预 测模型，构成ＲＢＦ网络预测器。由于健康状态下分合操作的振动信号具有较强 的相似性，因此将ＲＢＦ网络预测器的输出与预先给定的阐值进行比较来判别断 路器是否发生故障及故障类型．文献【１５］针对大型汽轮发电机组故障诊断问题 提出了多层次多分布式混合智能诊断方法，即用模糊逻辑进行数据预处理，用模 糊神经网络等进行故障分类，用专家系统寻找故障原因和进行故障验证。这种混 合技术及组合技术的应用将是今后的发展方向

１．４状态检测与故障诊断的发展方向
１．４．１基于多传感器的信息融合技术的发展． 在设备状态监测中引入多传感器与信息融合技术，首先是可以拓宽信息来源 渠道，其次是可以改善信息处理的质量，提高诊断的准确性，以便对设备的运行 状态有整体的、全面的了解．这种技术最大的优点是能够提高测量抗干扰的能力， 因为不同的传感器对干扰的反映灵敏度不同，尽管在某些传感器中可能存在比较 强的干扰信号，但是当与其他对电磁干扰反映不灵敏的传感器信息进行融合之 后，就可以剔除其中所包含的干扰信号分量．

９

’

１．４．２基于虚拟技术的发展 虚拟仪器技术是当前测试与控制领域技术的研究热点，它是以计算机及网络 为基础，以软件为核心的自然科学信息测试、分析、存储、传输与控制系统。通 过虚拟技术，系统的界面更加形象逼真。具有良好的可视性和交互性，可以明了 的表现系统的状态？１。 １．４．３设备状态的远程监测和网络化跟踪“‘１ 随着分布式计算技术、大型数据库技术、面向对象的软件技术和宽带数字通 信技术的长足发展，基于因特网的设备故障监测将成为现实，将设备诊断技术与 计算机网络技术相结合，采集设备状态数据，实现对设备故障的早期诊断和及时 维修。远程监测和诊断可实现全国范围内的诊断知识与数据共享，远程协作诊断 以因特网为桥梁，必将在时间和空间上缩短电力设备和诊断专家的距离。 １．４．４基于人工智能诊断系统开发 所谓的人工智能是以模型化的计算机来代替人的思维方式解决『习题的一种 方法．专家系统实际上是人工智能计算机程序系统，通过汇集和管理不同来源的 众多专家知识，用仿人类专家推理过程的计算机模型来解决现实生活中某些复杂 的重要问题，而目前专家系统的问题是缺乏有效的诊断知识表达、不确定性的知 识推理及知识获取困难；神经网络的兴起开辟了一条崭新的途径，它是由大量处 理单元互连而成的网络，是在现代神经生物学和认知科学对人类信息处理研究成 果的基础上提出的，具有很强的自适应能力、学习能力、并行能力、容错能力和 鲁棒性，从而可以代替复杂耗时的传统算法，使信号处理过程更接近人类思维活 动；状态监测与故障诊断中经常用模糊的自然语言来说明状态的特征，为了准确 有效的判断具有模糊征兆的状态，必须用模糊集合的概念对其是否属于某个状态 的原因进行描述，特别对于一些征兆与状态之间无法确定的数学模型的复杂的机 械系统，只有在获取系统状态的综合效应、积累维修经验和集中专家意见的前提 下，用模糊的方法进行状态监控。

０

１．４．５开放式故障诊断系统 开放式故障诊断系统是通过网络连接的远程故障诊断系统，与传统的故障诊 断系统有着本质的区别。传统的故障诊断系统的数据库是封闭或半封闭的，其构 造和输入都需要设计人员来修改，而远程故障诊断系统的知识库必须是基于Ｗｅｂ 数据库的开放式体系结构，设计者只需完成一个简单的系统框架，知识库的填充 是在系统的维护与使用过程中不断充实的，从而使整个系统具有灵活性，可扩展
性．

１．４．６基于寿命周期的成本管理 实行状态监测的最终且的就是为了提高经济效益和降低生产成本，当设备运 行到一定的年限，设备的检修费用可能会高于重新配置设备的费用，这与状态监 测的初衷是相悖的。而基于设备寿命周期费用管理就是以设备在整个寿命周期内 所花费的总费用为评价指标，比仅仅根据监测诊断、寿命预测、可靠性分析进行 状态检修更加合理，更符合所追求的目标，基于这种方法的状态检修决策要同时 考虑本次检修和本次检修对设备长期运行效率和成本的影响，从而撂出更加切合
‘

实际的维修、更新措施．

１．５本文研究的主要内容：
（１）以电气设备中的高压断路器为例，分析它的结构和动作机理，并归纳断路 器的各种监测方法： （２）运用小波理论对高压断路器进行振动信号进行深入的分析，提取故障特征： （３）运用粗糙集理论建立高压断路器故障诊断规则库。

第二章电气设备的状态监测

２．１概述
状态监测“１是通过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状， 对设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，并且对设备状态 进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备的故障分析，性能评估提供基
础数据．

状态监测基于这样的事实：大量故障不会同时发生，设备的劣化大都经过了

一个渐变的发展过程。通过对能够反映设备运行状态的参量进行检测，一旦发现
设备出现异常的迹象，且这种迹象仍然有发展的趋势，我们就认为该种设备有发
生故障的可能。

电气设备的状态通常可以分为三种情况：正常状态，异常状态、故障状态。 正常状态指设备的整体或其局部没有缺陷，或虽有缺陷但不影响设备的正常运 行。异常状态是指缺陷已有一定程度的扩展，使电气设备状态信号发生一定的变． 化，电气设各的性能已经劣化。但仍能维持工作，此时应该注意设备性能的发展 趋势，开始制定相关检修计划。故障状态则指设备的性能指标已有明显的下降， 设备已经不能维持正常的工作，包括故障萌生并有进一步发展趋势的早期故障； 程度尚不严重，电气设备仍可勉强“带病”运行的一般功能性故障；电气设备不 能继续运行的严重故障以及已经导致灾害事故的破坏性故障等． 状态监测的原理就是通过传感器将能够反映设备状态的参量送入计算机，经 过信号处理获得表征设备特征参数，在与根据历史数据和经验确定的阈值参数进 行比较以判断设备的状态情况，状态监测的过程如图所示：

图２－１状态监测原理图

２．２高压断路器的基本介绍
在电力系统中使用的３ｋＶ及以上的断路器称为高压断路器“”，在电网中它 主要有控制和保护两种作用，即能根据电网的需要进行电力设备及线路的投切以 及当电力设备或线路发生故障时，能将故障部分迅速从电网中切除，保证电网无 故障部分可靠运行，因此是一种重要的电气设备． ２．２．１高压断路器的机械结构和组成 电力系统中应用的高压断路器根据灭弧原理可以分为油断路器（多油和少 油）、压缩空气断路器、ｓＦ６断路器，真空断路器、磁吹断路器“”等。断路器的典 型结构如图２一ｌ所示．图中开断元件啪１是断路器用来进行关合、承载和开断正
常工作电流和故障电流的执行元件，它包括触头、导电部分和灭弧室等．触头的

分合动作是靠操动机构来带动的，根据能量形式的不同，操动机构可分为手动操 动机构（ＣＳ）、电磁操动机构（ＣＤ）、弹簧操动机构（ＣＴ）、电动机操动机构（ＣＪ）、 气动操动机构（ＣＱ）和液压操动机构（ＣＹ）等，其中适应于中小型断路器的弹 簧操作机构和适用于１２６ｋｖ及以上高压断路器的液压操动机构是未来的发腥方 向。在操动机构与断路器动触头之间连接的传动部分称为传动机构和提升机构。

图２－－１高压断路器典型结构简图

２．２．２高压断路器合分闸过程 操动机构是断路器的重要组成部分，断路器的工作可靠性很大程度上依赖于 操作机构动作的可靠性，操动机构往往是一个独立的装置Ⅲ１，一种型号的操动机 构可以配用于不同型号的断路器，而同一种型号的断路器也可配装不同型号的操 动机构。下面我们以弹簧操动机构为例，介绍一下断路器的合闸与分闸过程。首 先我们应该清楚这几个概念“”： ●开距：高压断路器分闸到底时，动触头与静触头之间形成一定长度的 绝缘间隙以保证线路能彻底断开。断路器处于分闸状态时，此时触头 之间的绝缘间隙被称为开距。 ?行程：指高压断路器分闸过程中动触头所走过的距离，形成包括了触 头之间的开距和触头接触行程。 ●超行程：为保证足够的接触压力，补偿触头受电弧的烧损以及获得必 要的分闸速度，动端需要超行程来保证。 ?合闸时间：从发合闸命令到断路器的主触头刚合时止的这段时间．
●

固分时间：指分闸过程中从操动机构接到分闸命令时起，到断路器触
头侧分离的一段时间。

２．２．２．１分闸操作 分闸操作时断路器的基本功能，通过断路器的分闸，可以开断高压回路，或 切断负荷电源，或隔断高压电源，或切断故障电源． 断路器分闸动作原理：断路器呈合闸已储能或合闸未储能状态时，当接到分 闸指令，机构即解合闸状态，迅速分闸。在负载力的分闸弹簧力的作用下，断路 器端口打开。灭弧室切断电流形成开路。拐臂、传动绝缘子大轴、分闸弹簧、合 分指示标牌都回复到分闸位置，断路器完成合闸操作。 ２．２．２．２合闸操作 线路的正常送电，负荷的倒换，电压的引入等都必须由断路器的和闸动作来 完成。
．

１４

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断路器合闸动作原理：断路器呈现分闸己储能状态时，当接到合闸指令，机 构即迅速合闸．机构输出拐臂通过传动杆推动大轴转动，大轴转动时，大轴上的 三相拐臂分别推动与之相连的传动连板．传动连板推动传动绝缘子及灭弧室动端 向合闸方向运动，并且在动静触头接触后拉动触头弹簧产生超行程。大轴上拐臂 推动传动绝缘子的同时，两边相拐臂另一端压缩分闸弹簧使之完成储能，中问相 的拐臂压动断路器合分指示牌，使指示牌指示合闸状态，断路器完成合闸操作．

２．３高压断路器的状态监测
２．３．１机械振动信号的监测 高压断路器是依靠其机械部件的正确动作来完成其职能的，因而每个组成部 件的机械可靠性极为重要．根据能源部电力科学研究院统计的１９９０年全国６ｋｖ 以上高压断路器的故障中拒分、拒合和误动作三类共占４６％㈣．因此，加强机 械故障的监测手段，提前发现潜在故障，对降低设备故障率，以提高电力系统的 安全性和高效性具有十分重要的意义．
一
．

机械振动信号是一个丰富的信息载体，包含有大量的设备状态信息，它由一 系列瞬态波形构成，每一个瞬态波形都是断路器操作期间内部“事件”的反映。 振动是对设备内部多种激励源的响应，对高压断路器而言，激励源包括分合闸电 磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件的运动．断路器机械状态的 改变将导致振动信号的变化，这是利用振动信号作为故障诊断依据的理论基础咖． 通过适当的检测手段和信号处理方法，可以识别振动的激励源，从而找出故障源． ２．３．１．１振动信号的特点 高压断路器是一种瞬时动作电器，正常运行时处于静止状态，只是在执行分 合闸命令时才快速动作，从而产生强烈的振动，其振动信号有以下特点嘲： ●振动信号是瞬时非平稳信号，不具有周期性。有效信号出现的时间非常 短，通常在数十到数百毫秒之间． ?振动是由于操动机构内部各构件的受力冲击和运动形态的改变引起的， 。在断路器的一次操作中，有一系列的构件按照一定的逻辑顺序启动、运

出丕太堂亟±堂焦迨塞
动、制动，形成一个个振动波，沿着一定的路径传播，最终到达传感器 的是一系列衰减振动波的叠加，不同的结构合不同的运动特性将产生不
同的叠加波形。

?断路器的机构对振动信号的传递过程是复杂的，冲击（振源）位置与测 量位置的变更都会显著的改变实测振动加速度信号的特性。 高压断路器操作过程中的振动具有高加速运动、高强度冲击的特点，其振动 信号可以通过加速度传感器获得。
２．３．１．２振动信号合分闸的波形分析

ＳＮｌ０—１０型高压断路器在合分闸过程中的振动信号波形如图：

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图２－－２合闸振动信号波形 对于合闸过程所对应的重要冲击振动如下： ｔ１：支架上合闸接触器动作所对应的微弱振动；（接触器关合时刻） ｔ２：合闸铁芯带动机构传动连杆开始运动；（触头系统开始运动时刻） ｔ３：动静触头接触时刻；（主触头接触时刻） ｔ４：合闸缓冲器接入时刻： ｔ５：合闸铁芯运动到头，对应着支架在合闸过程中最大的一次冲击 ｔ６：机构．的连杆运动到头与维持合闸掣子接触撞击．， 在操作过程中各个冲击子波与断路器运动状态有一一对应的关系，这为断路 器监测提供了重要数据，通过选择适当的部位，就有可能从支架或外壳上的振动
信号来判断内部某一特定动作．
一

图２－－３分闸过程波形 对于分闸操作过程，几个重要冲击振动如下： ｔｌ：分闸脱扣电磁铁与连杆机构撞击，对应着一个较微弱的振动； ｔ２：机构连杆解列，分闸弹簧开始驱动传动机构及触头系统运动。对应着分
闸过程中最大的冲击振动． ｔ３：主触头分离时刻

ｔ４：动触头运动到头，制动缓冲所对应的冲击，也是一个比较强烈的振动信
号。
?

２．３．２断路器合、分阐线圈电流的监测 高压断路器一般都以电磁铁作为操作的第一级控制元件，操动机构中使用的 绝大部分是直流电磁铁．当线圈中通过电流时，在电磁铁内产生磁通，动铁心受 磁力吸引，使断路器分闸或合闸，从能量角度看，电磁铁的作用是把来自电源的 电能转化为磁能，并通过动铁心的动作，再转换成机械功输出。合、分闸线圈的
Ｉ

图｝４离线测量原理图 电流中含有可作为诊断机械故障用的丰富信息。可以选用补偿式霍尔电流传感器 监测电流信号。对线圈电流的监测主要是提取事件发生的相对时刻，根据时间间

ｆ７

隔来判断故障征兆，对于诊断拒动、误动故障有效。 ２．３．３断路器行程、速度的监测

‘

位移量采集是靠光电式行程传感器来实现的。其工作原理如下：把旋转光栅 安装在断路器操动机构的主轴上，利用光栅和光电断续器的相对运动，经光电转 换，将速度行程信号转换为电信号。经数据处理后可得断路器操作过程中的行程 和速度随时阿的变化关系。据此可计算出以下参数：动触头行程，超行程，刚分 后及刚分｜ｉ｛『ｌＯｍｓ内平均值等。通过触头的时间一行程信号可以提取触头运动过 程中各个事件发生的时刻，根据事件时间来诊断故障，这种方法可以诊断断路器 机械部分部分磨损、疲劳老化、变形、生锈、阀的缓慢动作等故障。
２．３．４开断电流累计监测

在分闸过程中，由高压电流互感器和二次电流传感器测量高压开关的主电流 波形，通过测量触头每次开断电流，经过数据处理得到该次开断电流的有效值，

然后根据下式计算：Ｑ＝∑咒，其中：万为开断的次数：Ｌ为该次开断电流的
＾。Ｉ

ｔ

有效值：口为开断电流指数；Ｑ为开断电流的加权累计值。当Ｑ值超过闽值时， 则表明应该检修、更换，从而间接的反映触头的磨损情况㈣。 ２．３．５合、分闸时问，同期测量 关于合分闸时间及同期的测量电路原理，如图２－５所示。在断路器断口上下 接线端子接上测量信号线，当断路器合上时，信号线上有电流流过，经光电隔离 器，电压比较器，输出高电平信号；当断路器分开时，信号线上无电流通过，输 出信号是一低电平。测量系统以一定时间周期同时读取所有断口的信号，以操作 线圈电流信号为起点，计算出各个相的各断口的分合闸时间和耜间与相内的同期 差。这种技术只能用于临时性监测嘲．

图２－５离线测量原理图
２．３．６合闸弹簧状态监测

直接监测：应用压力传感器，通过测量合闸弹簧压力值的大小，判断弹簧压 缩状态。这种方法需要在机构上安装压力传感器． 间接监测：应用电流传感器，通过测量储能电动机的工作电流变换及工作时 间，监测合闸弹簧的状态，通过分析电流波形得到电流特征参数的变化，从而反 映弹簧状态的变化。
２．３．７动态电阻的监测

一般的ＳＦ６断路器有主触头和弧触头Ｍ，灭弧主要靠弧触头，断路器在闭合 状态时，测得的回路电阻主要时主触头接触电阻和弧触头接触电阻的并联值，一 般情况下，主触头接触电阻比弧触头接触电阻小的多，所以所测回路电阻无法反 映弧触头的烧损情况。 在分闸过程中，主触头先分离，开断电流转移到弧触头上，弧触头间先出 现电弧，借助灭弧装置使电弧熄灭。如果弧触头严重烧损，在分断过程中先于主 触头分离，则灭弧装置不能发挥作用，这样会导致断路器烧损。从主触头分离到 弧触头分离这段时间称为有效接触时间，其行程称为有效接触行程。只有保证弧 触头有足够有效接触行程和时间才能使断路器顺利灭弧．通过检测断路器动作过 程中的回路电阻变化曲线可以不用拆开断路器就能得到弧触头的有效接触时间， 这种检测方法称为动态回路检测，测得的电阻称为动态回路电阻，用以区别通常 的在断路器闭合时测得的回路电阻，后者称为静态回路电阻。

１９

２．３．８真空度的检测 现有对真空度测定的方法主要有汹１：观察法，仅仅用于对玻璃外壳的真空灭 弧室适应。并且只能作为经验判断，参考使用；交流耐压法，在分闸状态下的真 空断路器的触头间施加交流电压，根据电压施加过程中相关参数的变化来判定真 空度，但这种方法只能为真空灭弧室的真空状况提供一个粗略的判定，不能判断 真空度的变化趋势，只是一个定性的判断方法，有时和实际结果并不一致；火花 计法，这种方法也仅适用于玻璃管真空灭弧室，使用时，让火花探漏仪在灭弧室 表面移动，根据高频电场作用下不同的发光情况来判断真空度。综上所述，真空 度的测量目Ｉ；ｉ『仅仅停留在原理的探讨上，如果一定要实现在线监测，尚无经济而 安全的方法。

２．４其他电气设备的状态监测
２．４．１变压器的状态监测
●局部放电的监测：

变压器绝缘内部若存在如气泡或局部电场增强等缺陷，运行中这些局部区域 内可能发生放电，但导体间绝缘并未发生贯穿性击穿，称为局部放电。局部放电 本身是绝缘老化的原因．设备发生击穿事故前，往往以局部放电为其先兆．如图 ２—６所示，安装在接地线与套管末屏引下线上的电流传感器提取放电的脉冲电流 信号：安装在外壳上的超声传感器提取局部放电的声信号．声、电信号经过数据 采集单元实现数字化测量并送入计算机进行数据处理与存储。为了抑制电磁干 扰，采用了包括数字滤波技术在内的各种干扰． ●变压器油色谱在线监测： 油色谱在线监测是灵敏度较高的测试方法，其在线监测过程，是将变压器本 体油经循环管路循环并进入脱气装置，经脱气装置进入分析仪，在经数据处理打 印出可燃气体等的谱图及含量值，主要根据变压器油中溶解气体甲烷、乙烷、乙 炔等，反映出变压器内部是放电故障还是过热故障。

２０

图２－６变压器局部放电在线监测原理图 ２．４．２金属氧化物避雷器的状态监测 金属氧化物避雷器的在线监测主要是监测其阻性电流，由于总电流中容性电 流分量比例很大，所以监测阻性电流的关键是如何从总电流中分离出微弱的阻性
电流。

?补偿法监测阳牲电流：基本原理是在测量电流的同时，检测系统的电压，利
用电压信号消除泄漏电流中的容性电流分量． ?谐波分析法监测阻性电流：原理是在正弦交流电压下，由于避雷器阀片的非 线性特性，阻性电流分量中除基波外还含有高次谐波，而使阀片发热的仅是 阻性电流中的基波分量，即正是基波分量才是避雷器劣化的关键指标。通过 数字化测量和谐波分析技术可以从总泄漏电流中分离出基波电流。 ２．４．３电缆的状态监测 ●直流叠加法：
～

借助电抗器将直流电压在线叠加于电缆绝缘，即直流电源经电抗器连接于三 相导线，并由并联电容来免除交流高压对直流电源的影响，通过测量流过绝缘的 直流电流进行诊断。由于电缆绝缘处于交流高压的作用下，尽管所加直流电压不 高，仍能真实反映绝缘的实际情况．有关资料规定，用直流叠加法测得的电缆绝 缘电阻大于１０００ＭＱ时绝缘良好，小于ｌＯ＾Ｉｎ时绝缘不良。这分别相应于电流 为１０ｎＡ、１０００ｈＡ左右，可用微电流测量装置测量．杂散电流的影响可以通过正、 反向叠加直流电压消除。
２

?介质损耗因数（ｒｇ万）法： 将加于电缆的电压（通过电压互感器）及流过绝缘的工频电流（通过电流 互感器）信号取出。再通过数字化测量装置测出电缆绝缘的ｆｇ艿．根据资料分析， 当，ｇ占＞１％时，绝缘可判为不良。由此法所得信息反映的是绝缘缺陷的平均程度。 ●复合判断法：
一

由于绝缘状态与其特性参数问的统计分散性，仅用一种方法来诊断绝缘，会 有漏判和虚警的可能。采用几种方法，互相配合进行复合诊断可提高诊断的正确 性。资料表明，采用包含直流叠加法以及ｔ９８的复合诊断，对不良电缆诊断准确 率高达１００％。根据测量装置的难易程度现场的干扰情况，采用包含直流叠加及
辔万的复合诊断是较好的选择。
一

２．５本章小结：
本章主要对电气设备的监测方法进行了概述，并以高压断路器为研究对象， 分析了它的机械结构和组成和合分闸操作的过程，并提出以机械振动为主的高压 断路器的在线监测，着重分析了振动信号的特点和可行性。

第三章

振动信号的处理

对于电气设备来说，它的诊断过程基本上分为三个方面：首先是诊断信息的 获取；其次是故障特征的提取；最后是状态的识别和故障诊断，找出故障的位置 和产生的原因。利用振动信号对设备进行诊断是一种常用的，有效的方法。通过 设备振动信号的变化，可以反映设备的运行状态和变化规律。然而如何从振动信 号中提取有用的信号成为故障分析诊断的关键，信号处理是特征提取最常用的方
法。

３．１信号处理的方法泓卜嘧１
３．１．１傅立叶变换 频域分析是设备故障诊断领域中应用最广泛的信号分析方法之一。故障的发 生、发展通常将ｇＩ起设备振动信号所包含频率成分的发生交化，频域分析的基础 是频谱分析，而使用最普遍的方法是傅立叶变换，它将复杂信号分解为有限或无 限个频谱的分量之和．傅立叶变换的定义如下． 如果ｆ（ｔ）∈ｒ（Ｒ） ｒ（Ｒ）表示平方可积的实数空间，即能量有限的信号空间，
。

，（ｆ）＝去ｃ，＠）ｅ扣＂ｄｏｊ

（３．１）

式中，Ｆ（∞）＝ｅ厂（ｆ）Ｐ—似出称为／（ｆ）的傅立叶变换?
传统的傅立叶变换分析方法曾经为信号处理技术的发展做出了卓越的贡献， 傅立叶分析是一种全局的变换，虽然能够将信号的时域和频域的特征联系起来， 但仅仅是分别从时域和频域观察，而不能将两者有机的结合起来，使得傅立叶分 析方法仅适用于分析平稳信号，而对时变的非平稳信号则不能进行充分描述，同 时傅立叶分析只能获取信号／（ｆ）的整体频谱，而不能获得信号的局部特征，即它 不适合于信号的局部分析．这些缺陷限制了它在机械设备故障诊断中的应用。

３．１．２短时傅立叶交换 短时傅立叶分析即为一种时频分析方法，通常它也被称为加窗傅立叶分析， 它的基本思想是在采用傅立叶变换的同时，在傅立叶变换的基函数Ｐ‘朋之前乘上 一个时间上有限的函数ｇ（ｔ），Ｐ’埘起频限的作用，ｇ（ｆ）起时限的作用，通过时频 双限制．进而对信号进行时域局部化分析。短时傅立叶变换的定义为：

Ｇ（脚，ｆ）＝ｒｇ（ｆ—ｒ）ｅ－Ｊｏ”ｄｔ（３－２）
随着ｒ的不断变化，ｇ所确定的窗口在时间轴上移动，逐步完成对信ｆ（ｔ） 的分析，Ｇ（ｃｏ，ｆ）大致反映了信号，（ｆ）在时刻ｆ，频率为西的相对含量，这样便 可以同时提供时域和频域局部化的信息． 虽然短时傅立叶变换在一定程度上克服了傅立叶变换不具有局部分析能力 的缺陷，但是短时傅立叶变换所确定的时频窗口的大小和形状是固定不变的，而 振动信号的频率与时间周期成反比，对于高频信号，时间分辨率相对高，时频窗 口应该相对窄；对于低频信号，时间分辨率相对低，时域窗口应该相对宽。显然 具有固定形状和大小的窗函数的短时傅立叶变换，不能很好的满足信号分析的这 一要求。对于高频信号，固然可以通过缩小时域窗口宽度改进时域分辨率，但却 降低了频域分辨率，对低频信号则不适合，同时缩小时域窗口宽度会使计算变得
相当复杂．
一

３．１．３小波分析 小波变换从基函数角度出发，吸取傅立叶变换中的三角基（进行频率分析） 和短时傅立叶变换中的时移窗函数的特点，形成振荡、衰减的基函数．它的定义 域有限，故称为小波．小波分析方法是一种窗口大小固定但其形状可改变，时间 窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。小波变换以不同的尺度（分辨率） 来观察信号，将信号分解到不同的频带中，既看到了信号的全貌，又看到信号的 细节，具有多分辩能力，即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨 率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率。

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３．１．３．１小波及小波变换

由基本小波或母小波∥（ｆ）通过伸缩口和６产生一个函数族杪。。（，）｝，
％。（ｆ）：口’％ｊｃ，（ｔ－ｂ） 口
（３—３）

称为小波，这里口彤可保证在伸缩过程中能量归一。 信号ｘ（ｔ）的小波交换为

，

呢㈤＝口彤Ｄ（ｆ旷（ｔ－口ｂ）疵（３－４）
式中口称为尺度参数，ｂ称为平移参数．尺度参数口改变连续小波的形状，
’

平移参数６改变连续小波的位移。

一对照（３—１）和（３—２）式，可见小波变换是用小波基函数∥（三二垒）代替傅
立叶变换中的基函数Ｐ—埘和短时傅立叶变换中的基函数ｇ（ｆ—ｆ）ｅ一埘。而妒（三二垒） 有着丰富的连续和离散形式，小波变换的实质就是以基函数∥（三二垒）的形式将
Ｊ（ｆ）分解为不同频带的子信号．
万

在实际运用中，尤其是在计算机上实现时，连续小波必须加以离散化，这一 离散化是针对连续的尺度函数口和连续平移参数６的，而不是针对时间变量ｆ的。一 通常，把连续小波变换中尺度函数口和连续平移参数ｂ的离散化公式分别取作

口＝４：，ｂ＝妇：６０，这里＿，∈ｚ，扩展步Ｅａ。≠ｌ是固定值，为方便起见，总是假
定口。＞１，所以对应的离散小波函数蚧』（ｆ）即可写作：

憎ｍ∥∥（三笋）．口∥加扎勋ｏ）＿（３－５）
３．１．３．２．多分辨分析理论和ｇａｌｌａｔ算法 ●多分辨率分析 是建立在函数空间概念上的理论，将正交小波基的构造纳入统一的框架之 中．对分辨分析的思想就是先在能量有限函数空间ｒ（Ｒ）的某个子空间建立基 底，然后利用简单的伸缩与平移变换，把子空间的基底扩充到ｒ（Ｒ）中。

?ＭａｌＩａｔ分解与重构算法 ①分解算法：

《＝Ｅｃ／“五Ⅲ
／ａＺ

（３－６）

②重构算法：

其中，纸｝。∈ｆ２（ｚ），看成低通滤波器系数：信。｝。ｔｚ∈ｆ２（ｚ）看成高通滤
波器系数。《是ｃ，＋１的近似信号，ｄｆ是一“的细节信号．

事实上，Ｍａｌｌａｔ分解算法相当于先把输入信号通过滤波器蔽ｋ。：或｛磊ｋ。，
再对滤波器输出进行抽样，取其偶数部分．此时，或的信号的分辨率是原始信号 的ｔ／２。Ｍａｌｌａｔ重构算法相当于先对近似信号与细节信号进行插值，相邻两个数

ｆｆＺｆＢＩ插－－Ａ＇Ｏ，在分别通过滤波器瓴｝帕或ｋ。）垃，最后把两个滤波器的输出
相加。根据Ｍａｌｌａｔ算法，一维信号的小波分解与重构过程可由两组滤波器的级联

滤波而产生，设ｋ｝为输入序列，芒∥）为经ｊ次低通滤波器而得到的输出，
Ｗ１ｊ为第ｆ次高通滤波器得到的输出，一维信号的小波分解与重构过程如图所
示。这种分解方式称为塔式分解。其中，每次都是对低频信号进行分解．
分解过程为：

‘—＋ｃＰ—＋ｆｆ２—’…—＋ｃ：
重构过程为：

声《，盯严…，蔗

０＿＋吐＿◆…－＋一＿＋ｃ？
《７ ７ ｔ／ｆ＝ｏ

ｄＰ７

图３．１一维信号的小波分解与重构过程

３．１．４信号奇异性检测： 信号中的奇异点及不规则的突变部分经常带有比较重要的信息，它是信号重 要的特征之一，利用小波变换来分析信号的奇异性及奇异性位置和奇异度大小是
比较有效的。

一般情况下，信号奇异性分两种情况：一种是信号在某一时刻内，其幅值发 生突变，引起信号的非连续，幅值的突变处是第一种类型的间断点；另一种是信 号外观上很光滑，幅值没有突变，但是，信号的一阶微分有突变产生，且一阶微 分是不连续的，称为第二种类型的间断点．本论文研究的是第一种类型的间断点。

３．２高压断路器的振动信号处理
高压断路器的机械振动信号是由一系列子振动事件组成，可用一组时域中指 数衰减的振荡子波描述‘…：
■

ｙＧ）＝ｙＡ，ｅ一电‘”‘’【ｓｉｎ（珊ｌ（ｆ—ｔ，））ｋ（ｆ—ｔ，）
“Ｉ

其中：第ｆ个振荡子波的主振荡角频率：振荡幅度、衰减系数合起始时刻分 别为∞，，４，ｑ，ｔ１．本论文分别对断路器正常状态，基座螺丝松动故障，止 位垫片松动故障进行了仿真，如图３－１，３－２，３－４所示。
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图３．１
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故障信号ｌ：断路器止位垫片松动仿真波形

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图３—２

故障信号２：断路器基座螺丝松动仿真波形

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断路器每次的合闸或者分闸操作。都会引起若干次振动事件，每个振动事件 都对应着特定的幅值、频率及衰减指数。当断路器发生故障时，在断路器的故障 信号中，必然会引起意外的振动事件，这使得整个振动信号在特定频段内振动频 率，幅值及衰减指数都可能发生变化，这些就可以作为判断的依据。 如果断路器运行正常，变化应在有限的幅度和范围之内，并且应在平均值的 上下随机的波动。在操作中，如果在某些点上的变化大大超出平均值或者在某一 方向上有规律的迁移，就可能检测处问题的倪端。 ３．２．１消噪处理 在断路器的振动信号中，包含许多尖峰和突变部分，而且噪声也不是平稳的’ 臼噪声，因此应当对信号进行预处理，将信号的噪声部分去除，提取有用信号． 由于小波分析能同时在时频域中对信号进行分析（且在频率域内分辨率高时，时 『日Ｊ域内分辨率则低，在频率域内分辨率低时，时间域内分辨率则高）所以能有效 的区分信号中的突变部分和噪声。从而实现信号的消噪．从下面的仿真我们可以
看到小波消噪后的结果。

小波分折用于降噪的过程，可以细分为如下几个阶段： ?分解过程：选定一种小波，对信号进行Ｎ层小波分解； ?作用阈值过程：对分解得到的各层系数选择一个阈值，并对细节系数作
用软阈值处理；

●重建过程：降噪处理后的系数通过小波重建恢复原始信号； 图３－３是断路器合闸过程中的振动加速度信号的原始仿真波形，包括原始振 动波形和噪声干扰波形。利用小波变换进行消噪处理，得到去噪后重构的振动信 号仿真波形如图３－４所示，可以看到消噪结果明显．
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图３—３去噪前的振动信号仿真波形

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ｊ．。。Ｌ。
Ｉ

；１
１００

ｒＩ‘Ｐ１
１５０

Ｄ

５０

２００

２５０

３００

３５０

．图３－４去噪后的振动仿真波形 ３．２．２信号趋势的检测 在组成信号的所有成分中，信号的总体趋势是构成信号的最慢的一个部分， 也是频率最低的部分，在多尺度分析的概念里，对应着最大尺度的小波分解部分，． 随着尺度的增加，分辨率随着降低，也就提供了对信号缓慢变化成分的越来越好 的近似结果。从频率的角度分析，随着分解层数的增加，分解结果中的近似系数 也就包含越来越少的高频成分信息，随着高频成分逐层被滤掉，剩下的成分就越 来越接近信号的整体发展趋势． 断路器合闸信号本身包含有很陡的变化，在多尺度小波变换的低频部分中， 显示的信号和原始信号相差较远，因为信号本身的陡峭变化被当作高频滤掉了。 本文对断路器正常合闸信号和两种故障信号进行了变换，如下图所示，我们可以 看出故障信号和正常信号的不同．
哇

２ ０ ～‘■气，一 －２ ０ ５０ １００ １５０

＾

、ｆ

ｒ

八
Ｖ１ Ｖ—、

砧
２５０ ３００ ３５０

２００

图３．５止位垫片松动故障发展趋势
１０ ５

０ －５ ０

一、。ｆ｛．
５０ １００

■…—、７＿一
１

”≯

１５０

２００

２５０

３００

３５０

图３－６基座螺丝松动故障发展趋势

２

０

＾＾

一Ａ』一Ｌ一．

…一Ｖ一
０

√Ｖ
２５０ ３００ ３５０

－２ ５０ １００ １５０ ２００

图３．７断路器正常状态发展趋势

３．２．３奇异点和模极大值的检测 对信号进行多尺度分析，本论文选用Ｄａｕｂｃｃｈｉｃｓ小波函数进行小波分解， 尺度分别是ｌ～６，在信号出现突变时，’其小波变换后的系数具有模量极大值， 可以通过对模量极大值点的监铡来确定故障发生的时间点．小波分解的波形如图
３－８所示：

∞
ｏ
．【口．

Ｊ

．１Ｉ．

Ⅲ

’ＴＴ
０

。

啦
５０ １００ １５０ ２００ ２５０

∞ 锚
ｏ

．Ｉ Ｉ

ＪｌＬ
１Ｉ—
Ｉ

Ｌ。
ｌＰ

Ｏ

５０

５０

名０

～．．．．－ｋ． １…。眄

舢ｌｌＩ 删Ｆ
１００
１５０

Ｉ－～●
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－５０ ０
５０

２００

２５０

３００

３５０

５ ０

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’＂… ｌ
１００ １５０ ２００

一Ｊ１．．－
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—１０ ０ ５
‘

５０

２５０

号０

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．．

＾＾．一
Ｖ：９
ｌ

．１６一

７１Ｖ
１００ １５０

—５ ０

５０

２００

２５０

’图３．８不同尺度下小波分解信号仿真波形

从上面的仿真波形可以看出第一层和第二层的高频部分将信号的不连续点 明显的显示出来，并且对信号不连续点的时域定位也比较准确。和上一章图２－２ 断路器的合闸波形的几个时间点相对应．而以往的傅里叶变换在频域是无法检测 出信号在时域中的突变点的。附录ｌ和附录２分别提供了对另外两种故障不同尺 度下小波分解信号的仿真波形 对模量最大值点的检测来确定故障发生的时间点。本论文选择整个事件中模 最大值的奇异点作为初始点，第二个奇异点作为终点，时间、模值记录如表３—１
所示：

结论分析：从表中我们可以看出，在断路器合闸过程振动波形中，模最大值 发生的时刻是不同的，可以作出如下的解释，在实际情况中，当基座螺丝松动时， 振动传感器得到的振动信号包括操作引起的振动和操动机构与机架撞击引起的 振动，这两种振动叠加起来，使振动信号同正常操作的表现不同，故障振动明 显延后，小波变换将这种不同比较明显的表现出来。止位垫片对触头有缓冲作用，

山东大学硕士学僮论文
当断路器合闸时，由于垫片的松动使得动触头较快的运动到头而产生振动，表现 为出现模极大值的时间比正常状态超前的状态． 通过以上的分析，在实际工程应用中，可以将振动信号的幅值和振动事件发 生的时间段作为特征参量进行故障诊断．

状态： Ｊ下常状态

发生时间
１６８ｍｓ １７２ｍｓ

模最大值
ｌｌ

截止时间
１８８ｍｓ ２００ｍｓ

模极大值
１．８ ４

持续时间
１２ｍｓ ２８ｍｓ

基座螺丝松
动故障 止位垫片松 动故障

３３

１６５ｍｓ

３０

?

１８５Ｍｓ

２
——

２０ｍｓ

表３－１断路器奇异点发生时刻、模值记录表

３．３本章小结
本章首先介绍了信号处理的发展过程，‘引入了小波的概念，并利用小波的 特性对断路器合闸信号波形进行消噪处理，提取有用的信号；其次，将断路器正 常状态和故障状态的发展趋势做出了比较；最后，根据奇异性检测的方法，提出 将整个事件中模最大值作为初始点，第二个奇异点作为终点的时间、模值作为故 障诊断的特征参量，并对结果进行了分析．

第四章粗糙集在高压断路器故障诊断的应用
故障诊断的任务就是要确定设备故障的性质、程度、类别和部位，明确故障、 征兆、原因和系统之间的相互关系，并指明故障发展趋势，提出合理、有效的维 修策略，从而保证设备在一定的工作环境和工作期限可靠有效的运行．然而，障 的征兆和和产生的原因往往不是一一对应的，通常一种故障可能对应着多种征 兆，而一种征兆多种故障都可能产生。近年来，随着专家系统、神经网络、模糊 理论等技术的发展，人们致力于研究基于人工智能的故障诊断方法，这些方法在 信息准确、完整的情况下，大多能得到比较满意的结果，并且各有自己的优缺点． 专家系统可使用知识进行逻辑推理和判断，’有效的模拟专家的决策过程，但是， 获取完备的知识库是形成故障诊断专家系统的瓶颈，如果建立的知识库不完备， 可能导致专家系统推理混乱并得出错误的结论。人工神经网络∞１能够在样本中学 习，与专家系统结合可望解决知识获取瓶颈问题，但当样本数量众多、样本空问 分布复杂时，训练难以收敛，限制了该方法的实用性。模糊技术对状态的描述并 不是简单的加以肯定或否定，而是用归属的程度“隶属度”予以描述．然而确定 隶属度并没有达到像确定概率分布那样成熟的阶段，目前还停留在靠经验水平、 从实践效果中进行反馈，不断校正自己的认识以达到预定目标这样一种阶段，成 为模糊技术发展的一个难题。 在实际中人们得到的信息往往不完备、不准确，而粗糙集正是一个处理不确 定性的数学工具，本论文将粗糙集引入高压断路器的振动故障诊断中．使用粗糙

集理论的优点在予：①知识直接从历史数据中提取；②知识的获取阶段不需要人
类专家的参与；③当知识和数据随时问动态发生变化时，更新知识比较容易嘲１； ④能够自动的从数据中获取其潜在的依赖规律和可用的规则；

４．１粗糙集理论
粗糙集（Ｒｏｕｇｈ Ｓｅｔｓ）理论是由波兰华沙理工大学Ｐａｗｌａｋ教授于２０世纪８０

年代初提出的一种研究不完整、不确定知识和数据的表达、学习、归纳的理论方 法。它的最大特点是不需要提供求解问题时所需处理的数据集合之外的任何先验 信息（如统计中要求的先验概率和模糊集中要求的隶属度），就能有效的分析和

的分析和处理不精确、不一致、不完整等各种不完备数据，并从中发现隐含的知 识，揭示其潜在的规律。 ４．１．１基本概念 ●等价性 当两个不同的对象具有相同的描述时，称它们是不可分的，所有具有相同 描述的元素构成一个等价类，所有等价类构成论域中的一个划分． ?租糙集，上近似集，下近似集 设【，为一非空有限集合，称为论域，Ｒ为【，上的一个等价关系族，则二元

些垒二叁』』坠』』坠鱼』选

队Ｋ＝ｐ，足）构成一个近似空间。Ｒ将论域【，分成一族等价类易（ｆ＝ｌ，…，Ⅳ），Ｅｉ

和空集妒称为基本集，记ＹＯＵ／Ｒ＝溉，Ｅ：。…，Ｂ｝．由基本集Ｅ的并集所组成的
集合称为等效类或可定义集。设ｘ是Ｕ中的一个子集，如果ｘ不能用基本集的 并集准确的表示，则称Ｘ为租糙集。通常用上近似集和下近似集两个精确集来 描述粗糙集。所有包含在Ｘ中的基本集的并集组成Ｘ的下近似，一记为足一（Ｘ）， 所有与ｘ的交为非空的Ｒ的基本集的并集组成ｘ的上近似，记为Ｒ一（。Ｄ．其数
学定义如下：

集合ｘ关于Ｒ的下近似：

疋（．Ｄ＝扛ＥＵ：瞳】ＪＩ ｇｘ｝

集合ｘ关于尺的上近似：Ｒ－（ｘ）＝扛∈Ｕ：防Ｌ ｎｘ≠刃 其中ｘ为【，中的一个对象，防ｋ表示所有与不可分辨的对象组成的集合，即
由ｘ决定的等价类。实际上疋（柳是【，中包含在Ｘ中的最大可定义集，Ｒ一（柳是
【，中包含在Ｘ中的最小可定义集 ?信息表’

一个信息知识表达系统ｓ可以表示为ｓ＝缈，Ａ，矿，，）Ａ是对象属性的非空
有限集合，称为属性集合； Ｖ＝Ｕ匕是属性值的集合，吒表示属性口ＥＡ的属

性值范围，即属性口的值域：，：ＵｘＡ寸ｙ是一个信息函数，它指定【，中每一个

出丕太堂亟±堂焦途塞
对象ｘ的属性值。由这样的。属性—值”就构成一张二维表，称之为信息表．
●决策表： 如果信息表满足Ａ＝ＣＵＤ，ＣｎＤ＝≯，子集Ｃ和Ｄ分别称为条件属性集和

结果属性集，则称张信息表为决策表，此时Ｓ称为决策系统。粗糙集理论中应用 决策表来描述论域中的对象。它是一张二维表格，每一行描述一个对象，每一列 描述对象的一种属性，属性分为条件属性和决策属性。论域中的对象根据条件属
性的不同，被划分到具有不同决策属性的决策集．

?知识约简 原始的决策表信息系统中的知识（条件属性）并不是同等重要的，甚至其中 某些条件属性是冗余的。冗余属性的存在，一方面是对资源的浪费（需要存储空 间和处理时间）；另一方面也干扰了作出正确而简洁的判断。基于粗糙集理论的 知识获取，主要是通过对原始决策表的约简，在保持决策表属性和条件属性之问 的依赖关系不发生变化的前提下对决策表进行约简，包括属性约简和值约筒． 定义１：设【，是一个论域，Ｒ是定义在（，上的一个等价关系族，，∈Ｒ，如 果ＩＮＤ（Ｒ、｛ｒ｝）＝ＩＮＤ（Ｒ），则称关系，在Ｒ中是多余的。
巷。

定义２：设ｕ是一个论域，Ｒ和Ｑ是定义在（，上的两个等价关系族，如果Ｑ 是独立的，Ｋ１ＮＤ（Ｑ）＝ＩＮＤ（Ｒ），则称Ｑ是Ｒ的一个绝对简约。如果知识Ｑ时知 识足的绝对简约，那么【，中通过知识胄可区分的对象，可以通过知识Ｑ来区分。 定义３：设ｕ是一个论域，月和Ｑ是定义在【，上的两个等价关系族，若Ｒ的 Ｑ独立子集ＳｃＲ有ＰＯＳ，（Ｑ）＝ＰＯＳ，（Ｑ），则称Ｓ为月的Ｑ约简． 定义４：对相容知识表达系统Ｓ－－－－．＜Ｕ，Ｃ，Ｄ，矿，ｆ＞，则以属性ａ为核值属性的 决策规则集合为 ｃｏｒｅ（ａ）＝｛以Ｉ ｘ∈（Ｕ＼ＰＯＳｃ＿、ｌ，ｊ（Ｄ）），

４．１．２知识简约过程： ?属性简约：所谓决策表的属性简约，就是要在保持条件属性相对于决策

属性的分类能力不变的条件下。删除其中不必要的或不重要的属性．

Ｕ Ｃｌ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ０ ０ １ ２ ２

条件属性
Ｃ２ Ｏ ０ Ｏ ｌ ２ ２ ２ １ Ｃ３ Ｏ ｌ Ｏ ０ Ｏ ｌ —１ Ｏ

决策属性
Ｄ Ｎ Ｎ Ｐ Ｐ Ｐ Ｎ Ｐ Ｎ

Ｚ
ｌ Ｏ

表禾ｌ

原始决策表

由定义ｌ，２，３，我们开始对原始决策表进行属性简约。 令Ｑ＝决策属性集＝｛ｄ｝，Ｒ＝条件属性集＝（ｃｌ，Ｃ：，ｃ３），则 ＩＮＤ（Ｒ）＝“ｌ｝，｛２），｛３｝，｛４｝，｛５），｛６），｛７），｛８｝｝，

优Ｄ（Ｑ）＝“１，２，６，８），｛３，４，５，７）｝，
ｎ，Ｄ（Ｒ、｛ｃ。））＝“ｌ，３｝，｛２），｛４，８），｛５，，｛６，７｝｝， Ｊ＾，Ｄ（尺、ｐ：））＝“ｌ，８），｛２），｛３｝，｛４，５），｛６｝ｔ｛７｝）， ｊⅣＤ（Ｒ、｛ｃ３｝）＝“ｌ，２）－｛３），｛４’，｛５，６），｛７｝，｛８）），

从而，Ｐｏ盈帅”（Ｑ）＝｛２，５＇，
Ｐｏ嘎州枷（Ｑ）２Ｕ２ＰＯＳＰ（Ｑ）， ＰＤ＆ＪＩ、ｌｃ｜１）（Ｑ）２｛ｌ，２，３，４，７，８｝
由此可知，属性ｃ２是相对于决策属性ｄ可省略的，而属性ｃ．和岛是不可以省略的

因此：ｃｏｃｏ（Ｒ）＝｛ｃ。，ｃ３｝，我们得到表４—２
’－ｔ．．．．．．：．．．．．．。．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．—．．．－．．—－．，一，．，一
３６

Ｕ

条件属性
Ｃ１

决策属性
Ｃ３
０ ｌ Ｏ Ｏ Ｏ ｌ ｌ ０ Ｄ Ｎ Ｎ Ｐ Ｐ Ｐ Ｎ Ｐ Ｎ

ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８

Ｏ Ｏ ｌ ２ ２ ２ ｌ Ｏ

表４－２消除属性冗余后的决策表 ●值约简：值简约是在属性约简的基础上对决策表的进一步简化．对于规 则集合中的每条规则，对于该规则中的任意条件属性，如果去掉该条件 属性，ｉ毵规则不和规则集合的其他规则冲突，则可去掉该条件属性．
错’

根据定义４，可以得到ｃｏｒｅ（ｃ，产｛１，２，３，４，５…６
如下表的核值表
Ｕ
Ｃｌ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ Ｏ Ｏ ｌ ２ ２ ２ １ ０

７

８｝，ｃｏｒｅ（ｃ３产（４，５，６）；从而得到

条件属性
Ｃ３
●

决策属性
Ｄ Ｎ Ｎ Ｐ
—

●

●

Ｏ ０ １
●

Ｐ Ｐ

Ｎ
Ｐ

●

Ｎ

表４－３核值表 注：宰表示不能确定的条件属性值

通过将相同的规则简化，得到最小决策表，如表４－４

Ｕ Ｃｌ ｌ ３ ４ ６ ０ ｌ ２ ２

条件属性
Ｃ３ ０ Ｏ Ｏ ｌ

决策属性
Ｄ Ｎ Ｐ Ｐ Ｎ

表４—４最小决策表

４．２基于小波粗糙集理论的断路器振动故障诊断模型
４．２．１诊断模型的建立 １．首先将已搜集到的断路器历次振动故障数据作为论域（，，对断路器的振动故 障进行分类，以考虑多种可能的故障情况和多种故障征兆，从而确定条件属性Ｃ 和决策属性Ｄ，并且建立决策表。 ２．保持决策表决策属性和条件属性之问依赖关系不变的前提下，对决策表进行 约简。 ３．根据最小决策表导出高压断路器振动故障诊断规则，形成故障诊断库． 上一章中我们通过小波分析得到了断路器合闸振动信号的一些参数，可以作 为诊断的特征参数，通过应用粗糙集形成故障诊断规则． 条件属性：ｃｌ～ｃ‘分别对应合闸振动信号波形经过小波分析后得到的模极大 值，当振幅发生变化时，模极大值也发生变化，可以与图２．２相对应的６个事件 点相对应，ｃ，表示模最大值发生的时间。 由于粗糙集理论无法直接处理连续数据，因此首先对数据进行离散化．由于 断路器振动的幅值变化较大，因此对每一属性进行单独考虑。对ｑ～ｃ６，分别按 照幅值比例的大小进行离散化．岛根据发生的时间范围进行离散化。

Ｃｌ Ｃ２

Ｏ～Ｏ．５ ３～５ ｌ～１．５ ０．５～ｌ ０．５～１ １０～２０

０．５～１ ５～７ １．５～２ ｌ～１．５ ｌ～１．５ ２０～３０ １．５～２ １．５～２

分别对应ｌ、２ ７～９ ９～１ｌ 分别对应ｌ、２、３、４ 分别对应ｌ、２、３

Ｃ３ １２４
Ｃ５

分别对应１、２、３
２～２．５

分别对应ｌ、２、３、４
分别对应ｌ、２、３ １７５～１８０ 分别对应ｌ、２、３、

Ｃ６
Ｃ７

３０～４０
１７０～１７５

１６０～１６５

１６５～１７０

决策属性：ｄＯ－－－－－正常：

ｄ１——基座螺丝松动； ｄ３——机构运动零件脱落

ｄ２－－止位垫片松动；
Ｃｌ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ｌ １ １ ｌ １ １ ２ １ １ １ ｌ ｌ １ ｌ ｌ ｌ ｌ ２ ｌ ｌ
?

Ｃ２ １ ｌ ｌ ２ ｌ ２ ２ ３ ２ ２ ３ ２ ２ １ ２ ３ ４ ３ ４ ３

Ｃ３
１ ｌ １ ｌ ｌ １ ｌ ｌ ２ １ ｌ １ ｌ ２ １ １ １ １ ｌ ｌ

Ｃ４
１ ｌ ｌ ｌ ｌ ３ ２ ２ ２ ３ ３ ３

Ｃ５
ｌ ｌ １ ｌ １ ３ ２ ２ ３ ３ ２ ３ ２ ２ ３ ２ ３ ３ ３ ３

Ｃ６ ｌ １ ２ １ １ ２ ２ ２ ｌ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ １ ２ ２

Ｃ７ ２ ２ ３ ｌ ２ ｌ １ ｌ ｌ １ ３ ３ ３ ２ ３ ３ ２ ３ ３ ３ ＤＯ ＤＯ ＤＯ ＤＯ ＤＯ Ｄｌ Ｄ１ Ｄｌ Ｄ１ Ｄ１ Ｄ２ Ｄ２ Ｄ２ Ｄ２ Ｄ２ Ｄ３ Ｄ３ Ｄ３ Ｄ３ Ｄ３

３
４ ３ ４ ４ ３ ２ ３

表４－５故障诊断决策表 经过约简后的决策表为乖６，约简过程同上，经过约简后的表４－６比表４．５ 大大简化，：

Ｃ２

Ｃ４

Ｃ５

Ｃ７ ｌ

ｄ Ｄ１ Ｄ２

●

３
●

２
● ●

２
●

３
●

Ｄ２ Ｄ３ Ｄ３

４
●

３

３

４．２．２故障诊断规则的导出

由表４－６，可以得到以下诊断规则
Ｒｕｌｅｌ：’ｃ７＝１一ｄｌ Ｒｕｌｅ２：（ｃ４＝３
ａｎｄ

ｃ５＝２）ｏｒ（ｅ２＝２
ａｎｄ

ａｎｄ

ｃ７＝３）一ｄ２

Ｒｕｌｅ３：（ｃ４＝４）ｏｒ（ｃ２＝３

ｃ５＝３）一ｄ３

由上述规则可以看出，经过粗糙集约简后的决策表进行诊断，可以缩小诊断 的范围，从而也提高了故障诊断的速度。

４．３本章小结
本章介绍了粗糙集的基本概念，通过属性约简和值约简对故障诊断的原始决 策表进行化简，从而得到最优的决策表．本论文建立了一个简单的断路器振动故 障诊断模型，将运用小波分析得到的模极大值和模最大值发生时间作为初始决策 表，经过约简后得到了故障诊断规则，因为模型简单，并没有体现出粗糙集理论 在处理不精确和不完整数据方面的优越之处．在实际应用中，可以利用的诊断数 据会很多，如何从大量数据中提取可用的诊断规则将是一个重要的问题，因此粗 糙集理论会在设备故障诊断中发挥出它的优势和作用．

第五章：高压断路器状态检测系统硬软件的实现

５．１硬件配置
本系统选用的硬件配置为：ｔＬａｔＣＫ６２０机箱，ＮＵ＇ＰＲ５９０主板，ＰＷ－１．８Ｇ
ＣＰＵ，

２５６Ｍ内存，４０Ｇ硬盘，４块ＢＨ５１１６数据采集板，ＣＲＴ液晶显示器．操作系统采用
Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＸＰ，数据处理采用Ｖｉｓｕａｌ ａ＿＋６．０和Ｍａｔｌａｂ６．５编程语言．通过传感器将

被测信号送入工控机，由程序控制进行分析处理，作出相应的判断，并显示出来． 系统的硬件结构如图所示：

．１

．＿．

占占 占占 占占
一感一，●上季曼一一厘一
一感一＋●Ｌ删一一塑｜一

一器一

一器一

一器一

＋１．．Ｌ感一＋ｌＬ删一熳一 一

图５一ｌ断路器状态监测系统硬件结构图 其中，数据采集装置将传感器送来的模拟信号装换为数字信号送入工控机 中进行数据处理，从而对被测信号进行分析和判断。为了满足测量精度的要求， 采集装置应具有一定的采样速度和Ａ／Ｄ转换精度以及适当的通道数．为此，本 系统选用了ＢＨ５１１６数据采集板。 ５．１．１阴５１１６数据采集板概述
ＢＨ５１１６板是ＩＢＭ－－ＰＣ ＡＴ总线兼容的数据采集板，主要由模／数转换（Ａ／ｔ））

电路、定时／计数器（ＴＤ电路及ＰＣＡＴ总线接口电路等部分电路组成，可直接插 入ＩＢＭ－－ＰＣＡＴ总线兼容的计算机内的任一总线扩展槽中，进行数据采集，波形
４１

分析和处理。ＢＨ５１１６数据采集板支持定时触发Ａ／Ｄ电路启动转换工作方式。支 持软件查询、直接内存存取ＤＭＡ，中断等数据传送方式，板上０－－１５通道支持 同步采样，板上提供１ｋ的ＦＩＦＯ接受Ａ／Ｄ转换后的数据，可以通过软件编程或 硬件控制来启动Ａ／Ｄ转换，当Ａ／Ｄ转换完成后，可通过软件查询Ａ／Ｄ完成位， 然后读取数据：或者通过ＤＭＡ和ＦＩＦＯ的半满标志产生中断读取数据。ＢＨ５１１６ 板Ａ／Ｄ转换电路的触发方式主要分为板内８２５４定时触发方式、板外脉冲直接触 发Ａ／Ｄ转换。定时触发方式是通过软件编程对板上有关电路及８２５４进行各种初 始化，由８２５４的输出触发Ａ／Ｄ转换。
在ＢＨ５１ １６板Ａ／Ｄ转换的结果可通过下列方式传送给主机：

些』二垄』二堡』羔兰』』选

１．软件查询Ａ／Ｄ转换完成位，然后由主机读入结果数据．

２．ＡｆＤ转换完成后，通过Ｉ）ＭＡ方式进行数据传送．
３．Ａ／Ｄ转换完成后，通过ＦＩＦＯ的半满标志产生中断，在中断服务程序中 读取数据。 １６数据采集板主要技术指标

５．１．１．１

ＢＨ５１

（１）模拟信号输入部分 ?模拟通道输入数： １６路单端模拟信号输入

?模拟输入电压范围：±５Ｖ、０－１０Ｖ ?模拟输入阻抗：１００ＭＱ
?放大器建立时间：５ｕＳ

?放大器增益误差性：０．０５％ （２）Ａ／Ｄ转换电路部分 ?Ａ／Ｄ分辨率：１２Ｂｉｔ（４０９６） ?非线性误差：±１ＬＳＢ（最大）
?板上带１Ｋ的ＦＩＦＯ

?转换时间：１０ｌｌＳ ?系统测量精度（满量程）：０．２％ ?同步采集时间：１０ｐ
Ｓ

出壅太堂亟±堂焦途窒
?通过率：４０Ｋ（包括：采集时间、通道切换时间，放大器建立时间，ＡＤ转换
时间） （３）中断申请部分
?

?中断申请通道数：ｌ路（硬件选择） ?中断申请级别：ＩＲＱ３，ＩＲＱ４、ＩＲＱ５、ＩＲＱ７、ＩＲＱＩＯ、ＩＲＱｌｌ，ＩＲＱｌ２、ＩＲＱｌ５ 可选
。

?中断信号有效电平：高电平有效

。

?中断申请信号电平特性：ｍ兼容
５．１．１．２

ＢＨ５１１６板内地址分配
写 首通道号 末通道号 控制字１ 控制字２ ８２５４的０通道数据 ８２５４的１通道数据 ８２５３的２通道数据 读ＡＤ转换结果 读ＡＤ转换结果 ８２５４的０通道数据 ８２５４的ｌ通道数据 ８２５３的２通道数据

地址 基地址＋０ 基地址＋ｌ 基地址＋２ 基地址＋３ 基地址＋４
．

读 查询ＡＤ状态

基地址＋５
基地址＋６ 基地址＋７ 表５一ｌ ５．１．１．３板基地址配置

送８２５４控制字 ＢＨ５１１６板内地址分配表

清ＦＩＦＯ

ＢＨ５１１６的基地址可以设置成任何二迸制码的组合，其范围从２００Ｈ一３ＦＦＨ。 通过一个６位的开关ＤＩＰ来完成，ＢＨ５１１６将占用连续８个ＦＯ地址。 板基地址选择开关ＤＩＰ
一

１

２
Ａ４

３ Ａ５

４ Ａ６

５ Ａ７

６ Ａ８

地址线：

Ａ３

些』∑叁兰』坠圭』垒丝丝皇
十迸制：０８
１６ １０ ３２ ２０ ６４ ４０

１２８ ８０

２５６ １００

‘

十六进制：０８

。

板基地址范围５１２－－１０２３（０２００Ｈ－－０３ＦＦＨ），开关位置“ＯＮ”有效，置“ＯＦＦ” 无效基地址等于所有有效位数之和加上０２００Ｈ。

５．２软件配置
本系统以Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ为操作系统，Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋６．０编程语言为操作平台，调 用ＳＱＬ数据库、ＢＨ５１１６数据采集板的驱动程序和Ｍａｔｌａｂ６．５进行编程操作。其 基本设计思路为：在Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋６．Ｏ开发环境下编制人机交互操作界面进行控制， 通过ＢＨ５１１６数据采集板，ＳＱＬ数据库实现对高压断路器运行状态的物理量（电 流、电压、振动信号）进行采集和存储，同时在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋斗＿６．Ｏ中调用Ｍａｔｌａｂ６．５ 程序，利用其强大的计算、信号处理和绘图功能对采集到的数据进行绘图，分析， 不仅能够直观的反映状态的变化，提取特征参数，作为故障诊断的输入，而且能 够缩短开发周期，为实现设备状态维修提供依据。 ５．２．１数据采集与数据处理 为了提高数据吞吐率以及实现实时数据处理（如随时取数、随时暂停设备、 随时开始传输、随时存盘、随时显示波形、随时设备控制输出等功能），采用数据 采集传输和数据处理相独立的思想。即通过所创建的设备对象在Ｗ＇ｍｄｏｗｓ系统 空间里开辟～个固定长度１２８Ｋ，且连续的非分页环形内存池Ｂｕｆｆｅｒ，这个内存

图５．２环形内存池指针一个周期内的流向

一…—’——————‘；；＝；＝＝＝；；；；；；；；；；—；；；；；一－．．ｉ；；；；；；；；；
４４

池与用户数据缓冲区相独立，设备对象在后台只负责数据采集和传输，并将其数 据填充在环形内存池中。且维护一个当前指针，它指向环形内存池中最新数据的 位置（用户可以通过ＧｅｔＢｕｆｆｅｒＩｎｄｅｘＡＤ捕获这个指针）。用户程序进行数据处 理时，设备对象依然可以同时进行数据采集传输，当用户处理完该批数据时，新 的一批数据已填充在环形内存池中，用户只须用ＭｐＢｕｆｆｃｒＤａｔａＡＤ便可以迅速 地将数据从环形内存池中映射到用户空间中。用户又可以进行新的一批数据处 理，这样即实现了并行系统的某些强大功能，另外，用户一旦启动了设备，设备 对象便不间断地在环形内存池和硬件设备之间进行数据传输，直到用户停止设备 为止，所以什么时候取数据，取多少点数据，将完全由用户来决定。环形内存池 动态指针变化规律参考图５－２。
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当设备对象开始数据传输时，它自动维护这个指针，使这个指针从０位置开 始向６５５３５位置方向移动，当到达６５５３５时，设备对象即完成了一个环形周期的 操作，只要用户没有用ＳｕｓｐｅｎｄＤｅｖｉｃｅＡＤ暂停设备或用Ｒｅｌｅ笛ｅＤｅｖｉｃｅ释放设备 对象，则设备对象自动开始下一个环形周期的操作，‘指针又将开始从０往６５５３５ 方向移动，其新的数据将逐渐地覆盖上一个环形周期所采集的数据。设备对象总 是这样周而复始地往环形内存池填充最新数据，一个环形周期的时间长短，因其 池的深度是固定的，所以唯一取决于设备采集频率，如设备以１００Ｋｔｔｚ（即１０００ 微秒一个点）工作，则一个周期为１０ｕＳ｝６５５３６＿６５５３６０ｕＳ，６５５３６０／１０００＝６５５．３６ｍｓ。 若折半处理，则相当于用软件仿真了一个６４Ｋ大小的板上ＲＡＭ或近似Ｆ｛ＦＯ（先进 先出队列）的高速缓冲器。（在实际操作中，断路器合闸过程在３５０ｍｓ之内，在
Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ环境中，只有６４Ｋ字节的连续空间可用于环形内存池，所以动态指

针只能在［Ｏ，３２７６７］之间移动。 当用户需要从环形内存池映射数据到用户空问时，应先用ＧｅｔＢｕｆｆｅｒＩｎｄｅｘＡＤ 捕捉环形内存池的动态指针，以把握好当前位置，才能正确映射到有效的数据， 否则有可能得到两个周期相重叠的数据．环形内存池操作函数调用流程如图５．３
所示。

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停止设备数据传输，释放设备对象（ＲｅｌｅａｓｅＤｅｖｉｃｅＡＤ）
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映射ＡＤ数据到用户空间（ＭａｐＢｕｆｆｅｒＤａｔａＡＤ）

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结束

图５—３环形内存池操作函数调用流程图

５．２．２调用Ｍａｔｌａｂ

Ｍａｔｌａｂ强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可扩展环境以及多 达３０多个面向不同领域而扩展的工具箱支持，使得Ｍａｔｌａｂ在许多学科领域中成 为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台．本文利 用其强大的计算、信号处理、和绘图功能速采集，存储的断路器电气量数据进行 绘图、仿真，直观形象的监测电器开关的运行状态变化过程，提取能反映断路器 运行状态的特征信号，实现信号的处理功能． 在ｖＣＨ哂．０语言开发环境下编制人机交互操作界面进行控制。Ｍａｔｌａｂ编程 语言具有易于扩展的特点，利用其接口函数（ＥｎｇｉｎｅＡＰＩ）可以建立与ｖＣ＋＋６．０ 语言的联接，实现在ＶＣ开发环境中直接调用Ｍａｔｌａｂ编程语言，利用其计 算、信号处理和图像处理功能可以将采集与存储的数据在不经过任何处理的情况 下进行绘图与仿真。

５．３本章小结
本章介绍了利用工控机和ＢＨ５１１６数据采集板组成了断路器在线监测和故障 诊断的基本硬件系统；软件系统采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０、Ｍａｔｌａｂ６．５和ＳＱＬ数据库。 通过Ｖｉｓｕａｌ

Ｃ抖６．０进行人机界面的设计，并且通过在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋环境中调用

Ｍａｔｌａｂ进行数据的绘图和仿真处理，更加直观、形象的反映断路器的运行状态．

４７

第六章结论与展望

电气设备状态检修是设备检修的发展方向，是运用综合性的技术手段，掌握 设备状态，预测设备故障发生、发展情况，借助技术分析，进行检修决策和管理 的一种先进的设备检修模式。状态检修的前提就是要进行在线监测和故障诊断， 利用现代自动化检测技术对设备进行在线监测，并采用人工智能信息处理技术进 行故障诊断，是自动化检测与故障诊断技术发展的必然。 本文主要对高压断路器机械状态在线监测与故障诊断进行了研究，完成了以
下几个方面的工作：

（１）本文通过数学工具小波分析中的模极大值的特性对断路器合闸振动信 号波形进行了分析，求取了振动信号幅值变化时的模极大值和模最大值发生的时 刻，并根据这些值的变化来判断故障类型，通过仿真验证了方法的正确性。 （２）本文提出了基于小波粗糙集的故障诊断的方法，将小波分析得到的故 障特征参数作为决策表的原始输入，利用粗糙集理论对其进行约简。在保持决策 表分类能力不变的情况下，剔除不必要的冗余信息，简化进行故障诊断时所需的 信息，从而提高故障诊断的准确率． （３）利用工控机和ＢＨ５１１６数据采集板组成了断路器在线监测和故障诊断 的基本硬件系统；软件系统采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０、Ｍａｔｌａｂ６．５和ＳＱＬ数据库。通过
Ｖｉｓｕａｌ

ＣＨ七．０进行人机界面的设计，并且通过在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ｒ环境中调用Ｍａｔｌａｂ

进行数据的绘图和仿真处理，更加直观、形象的反映断路器的运行状态。 综上所述，电气设备在线监测与故障诊断技术是设备状态检修的核心内容， 随着传感器技术的发展、可监测的状态量将越来越多；随着计算机技术的发展， 允许处理的数据量越来越多；随着人工智能技术的发展，故障诊断的可靠性将大 大提高．这些技术的发展，将会使状态监测与故障诊断技术更为准确、合理和实
用．
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ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｃＭ ｆａｕｋ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｃ打ｃｍｔ

ａｎＭｙｓｉｓ

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Ｋｔｍｌｕｎ，Ｚｈａｏ

Ｚｈｅｎｇｒｎｉｎｅ”Ｙｕａｎ Ｌｉｑｉａｎｇ．

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｏｆ

ａ

ｓｔａｎｄ－ａｌｏｎｅ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ

ＩＣＭＳ２００１．．Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｃｈｉｎａ，Ａｕｇｕｓｔｌ８—２０，２００１ ３０．Ｍ Ｒｕｎｄｅ，Ｂ Ｓｋｙｂｅｒｇ，ｅｔ ａ１．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆｃｉｒｃｍｔ

ｂｒｅａｋｅｒｓ．Ｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅ

ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ．

Ａｕｇｕｓｔ １９９９ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｂｉｌｃａｔｉｏｎ，１９９９，４６７：９８－１０２

３Ｌ郭贤珊李仲夫陈轩恕

断路器操动机构在线监测参数的选择高电压设

５２

出壅太．堂亟±堂焦诠塞
备２００２．２
３２．Ｊ

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Ｌａｎｇ，Ａ Ｄ Ｓｔｏｋｅｓ．Ｆｅａｔｕｒｅ

Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ

ｏｆ Ｃｉｒｃｕｉｔ－ｂｒｅａｋｅｒ

Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｐｒｏｃｃｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ

ＩＣＰＳＴ’９４，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ，１９９４
山东大学硕士

３３．王涛基于一次暂态信号的断路器开断燃弧时间检测技术
学位论文２００４

３４．张廷真空断路器在线监测与故障诊断山东大学硕士学位论文２００４
３５．王芳

断路器故障诊断中信号处理方法的研究哈尔滨工业大学硕士学位

论文２００３

３６．王国胤Ｒｏｕｇｈ集理论与知识获取西安交通大学出版社２００１
３７．Ｐａｒｓｏｎ Ｓ，Ｋｕｂａｔ

Ｍ’１）ｏｈｎａｌ Ｍ．Ａ Ｒｏｕｇｌａ

Ｓｅｔ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ ｕｎｄｅｒ Ｕｎｄｅｒ

Ｕｎｃｃｒｔａｉｎｔｙ．Ｊ Ｅｘｐｔ ３８．Ｐａｗｌａｋ

ＴｈｅｏｒＡｒｔｉｆＩｎｔｅｌｌ，１９９５（７）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｚ．Ｒｏｕｇｈ Ｓｅｔｓ．Ｉｎｔｅｒｎｍｉｏｎａｌ

Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９８２（１１）

～

３９．束洪春孙向飞电力变压器故障诊断专家系统知识库建立和维护的粗糙 集方法中国电机工程学报２００２．２ ４０．董立新肖登明等基于租糙集理论的电力设备故障诊断方法高压电器
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—

Ｃｈａｐｍａｎ［美】著，骆长乐译学用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋清华大学出版社１９９９

致谢

本学位论文是在导师魏殿杰副教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。在完成 课题期间，魏老师从论文选题、课题研究到论文撰写的每个方面都给予了热忱的 关心。他严谨细致的治学态度、平易近人的工作作风一直是我坚持学习和取得不 断进步的动力和源泉。在我攻读硕士学位的三年来，魏老师不仅对我的学习和科 研活动悉心指导，在生活上也给予了细致的关心与帮助。正是魏老师的严格要求、 精心指导和亲切关怀才使我能够不断前进。值此论文完成之际，谨向魏老师致以
深切的谢意！
．

最后，向所有关心、支持和帮助我的师长、亲人和朋友们致以衷心的感谢！

一

攻读学位期问发表的学术论文目录

１．王鑫魏殿杰基于工控机的断路器在线监测系统电工技术２００４年第９期 ２．王新宽魏殿杰王鑫新型消弧消谐选线综合装置的研制电气制造 ２００５年第ｌ期
。



  本文关键词：电气设备的在线监测与故障诊断，由笔耕文化传播整理发布。