基于神经网络的真空开关操动机构故障诊断
发布时间：2022-02-13 07:49
真空开关作为电力系统的保护和控制设备之一,在电力系统中有着重要的地位,它主要由真空灭弧室和操动机构两部分组成。操动机构作为驱动装置极易产生机械故障,从而影响了开关的综合性能,严重时会给电力系统带来严重的破坏性,因此对其状态进行精确诊断是极其必要的。本文选取操动机构为研究对象,首先对其故障进行了分类,阐述了它的特性参数以及故障之间的内在联系,分析了各种特性参数包含的故障信息,为故障诊断奠定了理论基础,然后描述了 BP神经网络模型的结构和数学原理,建立了基于BP神经网络架构的诊断系统,并根据仿真结果针对性的加入了遗传算法,创建了基于遗传算法的BP神经网络系统。为检验该系统的可靠性与优越性,本文对真空开关的特征信号进行了分析,信号中的有效信息被提取为特征值信号,然后被预处理为神经网络系统的输入向量,以操动机构的运行状态的编码作为目标向量,利用MATLAB软件作为仿真平台,分别对原始BP网络和遗传算法优化后的BP网络进行了仿真测试。仿真结果表明,与常规的BP网络相比,改进后的网络运行速度快了一倍以上,累计误差显著减小,在一定程度上克服了 BP网络容易陷入局部极小值的缺点。该方法为操作机构的智能...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１真空幵关基本结构??Ｆｉｇ．２．１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＣＢ??
当开关工作时，线圈接通产生电流，铁芯在电磁场的作用下运动，进而开关完成分??合闸动作。所以铁芯电流的正常与否可以反应操动机构的电磁铁、阀门、锁闩等工况信??息，如是否卡滞、脱扣。真空开关的分合闸线圈供电的等效电路图如图２．２所示。??ｒ－Ｊ＞〇?????图２．２线圈结构示意图??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｉｌ??图中，ｕ表示电源电压，尺表示开关，／表示电流，ｗ表示电阻的阻值，ｌ表示电??感，和Ｌ组合代表电磁铁，电路的微分方程可表７Ｋ成如卜：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?（ｄ＾￥／ｄｔ）?（２．１）??其中，Ｖ为磁通链且＃?＝?代入（２．１）可知：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?｛ｄＬｉ／ｄｔ）?（２．２）??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｉ（ｄｉ?／?ｄｔ）?＋?ｉ｛ｄＬ?／?ｄＳ）（ｄＳ?／?ｄｔ）?（２．３）??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｌ（ｄ＼／ｄｔ）?＋?ｉ（ｄＬ?／?ｄＳ）ｖ?（２．４）??其中，Ｓ代表铁芯间隙，ｖ代表铁芯速度。??由于线圈的电感作用，在刚接通电源时电流要逐
第二章真空开关操动机构的诊断原理增大，５１为固定值，速度ｖ也为零，所以原方程变为：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｌ（ｄｉ?／?ｄｔ）微分方程，通解和特解如下??ｉ?＝?Ｃｅ－ＭＬ＋Ｕ／Ｒ／?＝?（ｌ－ｅ－Ｒ，／Ｌ）?Ｕ／Ｒ铁芯在准备运动时线圈电流呈现指数上升，开始动作了之后ｖ＞０，势／（＆／心）ｖ不断增加，线圈电流／开始不断下降，直到铁芯完成动分方程变为：??Ｕ?－?ｉＲ?＋?Ｌ＾ｄｉ／?Ｊｔ），为铁芯静态时的电感。??上述的数学描述，可以绘制电流曲线如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压断路器操作机构机械特性研究[J]. 付荣荣,赵莉华,荣强,张浩,景伟,阳薇,姜海洋,朱林林. 高压电器. 2017(05)
[2]基于SOM的真空断路器机械故障诊断[J]. 刘艳,陈丽安. 电工技术学报. 2017(05)
[3]监控一体化永磁机构真空断路器在线监测与故障诊断的方法[J]. 戴冬云,骆虎,殷晓刚,王瑜,喻冬梅. 高压电器. 2016(04)
[4]基于自适应变异概率粒子群优化算法的研究[J]. 黄松,田娜,纪志成. 系统仿真学报. 2016(04)
[5]基于线圈电流的高压断路器操作机构性能研究[J]. 赵莉华,张浩,景伟,阳薇,荣强,付荣荣,丰遥. 四川大学学报(工程科学版). 2015(05)
[6]真空开关触头动态位置检测研究[J]. 董华军,孔一涵,臧侃,刘畅,郭方准. 真空科学与技术学报. 2014(12)
[7]高压断路器故障诊断研究的神经网络与专家系统概述[J]. 阮鹏. 电源技术应用. 2014 (02)
[8]关于10kV真空开关运行及检修的探讨[J]. 叶劲松. 通讯世界. 2014(01)
[9]高压真空断路器机械状态监测系统研制[J]. 杨壮壮,徐建源,李斌,刘洋. 高压电器. 2013(08)
[10]GA-BP神经网络与BP神经网络性能比较[J]. 刘春艳,凌建春,寇林元,仇丽霞,武俊青. 中国卫生统计. 2013(02)
硕士论文
[1]高压断路器故障诊断与状态监测研究[D]. 白志艳.华中科技大学 2013
[2]真空断路器状态参数检测方法的研究[D]. 孙聚虎.河北工业大学 2012
[3]BP神经网络泛化能力改进研究[D]. 夏玫.太原科技大学 2009
[4]遗传算法在多目标优化中的应用[D]. 涂雪珠.福州大学 2004
本文编号：3622802
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１真空幵关基本结构??Ｆｉｇ．２．１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＣＢ??
当开关工作时，线圈接通产生电流，铁芯在电磁场的作用下运动，进而开关完成分??合闸动作。所以铁芯电流的正常与否可以反应操动机构的电磁铁、阀门、锁闩等工况信??息，如是否卡滞、脱扣。真空开关的分合闸线圈供电的等效电路图如图２．２所示。??ｒ－Ｊ＞〇?????图２．２线圈结构示意图??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｉｌ??图中，ｕ表示电源电压，尺表示开关，／表示电流，ｗ表示电阻的阻值，ｌ表示电??感，和Ｌ组合代表电磁铁，电路的微分方程可表７Ｋ成如卜：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?（ｄ＾￥／ｄｔ）?（２．１）??其中，Ｖ为磁通链且＃?＝?代入（２．１）可知：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?｛ｄＬｉ／ｄｔ）?（２．２）??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｉ（ｄｉ?／?ｄｔ）?＋?ｉ｛ｄＬ?／?ｄＳ）（ｄＳ?／?ｄｔ）?（２．３）??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｌ（ｄ＼／ｄｔ）?＋?ｉ（ｄＬ?／?ｄＳ）ｖ?（２．４）??其中，Ｓ代表铁芯间隙，ｖ代表铁芯速度。??由于线圈的电感作用，在刚接通电源时电流要逐
第二章真空开关操动机构的诊断原理增大，５１为固定值，速度ｖ也为零，所以原方程变为：??Ｕ?＝?ｉＲ?＋?Ｌ（ｄｉ?／?ｄｔ）微分方程，通解和特解如下??ｉ?＝?Ｃｅ－ＭＬ＋Ｕ／Ｒ／?＝?（ｌ－ｅ－Ｒ，／Ｌ）?Ｕ／Ｒ铁芯在准备运动时线圈电流呈现指数上升，开始动作了之后ｖ＞０，势／（＆／心）ｖ不断增加，线圈电流／开始不断下降，直到铁芯完成动分方程变为：??Ｕ?－?ｉＲ?＋?Ｌ＾ｄｉ／?Ｊｔ），为铁芯静态时的电感。??上述的数学描述，可以绘制电流曲线如下：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压断路器操作机构机械特性研究[J]. 付荣荣,赵莉华,荣强,张浩,景伟,阳薇,姜海洋,朱林林. 高压电器. 2017(05)
[2]基于SOM的真空断路器机械故障诊断[J]. 刘艳,陈丽安. 电工技术学报. 2017(05)
[3]监控一体化永磁机构真空断路器在线监测与故障诊断的方法[J]. 戴冬云,骆虎,殷晓刚,王瑜,喻冬梅. 高压电器. 2016(04)
[4]基于自适应变异概率粒子群优化算法的研究[J]. 黄松,田娜,纪志成. 系统仿真学报. 2016(04)
[5]基于线圈电流的高压断路器操作机构性能研究[J]. 赵莉华,张浩,景伟,阳薇,荣强,付荣荣,丰遥. 四川大学学报(工程科学版). 2015(05)
[6]真空开关触头动态位置检测研究[J]. 董华军,孔一涵,臧侃,刘畅,郭方准. 真空科学与技术学报. 2014(12)
[7]高压断路器故障诊断研究的神经网络与专家系统概述[J]. 阮鹏. 电源技术应用. 2014 (02)
[8]关于10kV真空开关运行及检修的探讨[J]. 叶劲松. 通讯世界. 2014(01)
[9]高压真空断路器机械状态监测系统研制[J]. 杨壮壮,徐建源,李斌,刘洋. 高压电器. 2013(08)
[10]GA-BP神经网络与BP神经网络性能比较[J]. 刘春艳,凌建春,寇林元,仇丽霞,武俊青. 中国卫生统计. 2013(02)
硕士论文
[1]高压断路器故障诊断与状态监测研究[D]. 白志艳.华中科技大学 2013
[2]真空断路器状态参数检测方法的研究[D]. 孙聚虎.河北工业大学 2012
[3]BP神经网络泛化能力改进研究[D]. 夏玫.太原科技大学 2009
[4]遗传算法在多目标优化中的应用[D]. 涂雪珠.福州大学 2004
本文编号：3622802
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3622802.html
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