矿用高压配电装置状态监测与寿命评估系统的开发
发布时间：2017-05-10 12:09
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【摘要】：本课题是国家“十一五”科技支撑计划项目“矿井通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警系统”(项目编号：2007BAK29B05)子课题“矿用高压配电装置状态监测及故障预警系统的研究”的延续,项目以晋城无烟煤集团寺河矿二号井井下10kV高压配电装置为监测及诊断对象,研究并开发了“矿用高压配电装置状态监测及故障诊断预警装置”。同时,本课题也是山西省科技重大专项“基于物联网的煤矿重大生产装备状态监测及全寿命周期管理系统开发”(项目编号：20131101029)的主要研究内容之项目针对因煤矿井下特殊条件,特别是机械、电、热和环境等应力联合作用下致使配电装置老化,并对其寿命进行评估的研究。随着井下电力设备运行年限的增加,设备的运行状态逐渐发生恶化,严重影响了井下电力系统安全稳定运行,而矿用高压配电装置是煤矿供配电系统关键设备,其运行可靠性将直接影响矿井生产的安全性。目前,高压配电装置的维修方式仍然是计划检修,缺乏对自身的健康状态评估,因此,研究影响其寿命的因素,对矿用高压配电装置的寿命进行评估对于保障井下电力设备和煤矿安全生产具有重要的现实意义。现有的矿用高压配电装置无法对自身的健康状态进行全面监测和判断,更无法进行寿命评估。为了弥补这一缺陷,本文开发了矿用高压配电装置状态监测与寿命评估系统,主要研究内容如下：结合现场调研及相关文献资料,研究了高压配电装置的状态演变,分析了影响配电装置寿命因素,建立了配电装置剩余寿命评估指标体系,构建了配电装置整体寿命评估模型,为配电装置寿命评估奠定了理论基础。本文提供了一种在非完全寿命试验下对配电装置寿命评估的方法,通过分析影响配电装置寿命评估的因素,根据运行参数、基本参数、可靠性参数和不良工况四个方面分析配电装置的寿命。从配电装置的寿命评估要求和实际可操作性出发,确定了配电装置评估模型各状态量评估状态及隶属函数,用层次分析法确定各状态量的权重分配,建立了基于健康水平指数公式的配电装置各个模块的寿命评估模型,对配电装置的健康水平指数、剩余寿命进行分析和计算。结合工业现场的运行环境,设计了状态监测系统的硬件、软件系统。配置了各个状态量的硬件采集电路,包括真空度、温度、电压、加速度、电流、拉线位移传感器,选择工控机作为状态监测系统的上位机,以硬件设备为基础,开发了寿命评估软件系统,包括系统通讯软件、数据存储程序、模糊理论软件、寿命评估软件以及人机界面。在实验室对所开发的系统进行了程序和硬件联机调试,调试结果表明：状态监测系统能实时监测各个状态量,系统能够准确、快速地对配电装置的监测信号进行采集和处理,实现对被监测信息的状态评估和显示。最后,通过实例分析验证了本文所提出的矿用高压配电装置寿命评估方法的有效性和可靠性。
【关键词】：矿用高压配电装置 状态监测 寿命评估 层次分析法
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD605
【目录】：
- 摘要3-5
- Abstract5-11
- 第一章 绪论11-17
- 1.1 课题背景和研究意义11-13
- 1.2 国内外寿命评估研究现状13-15
- 1.2.1 高压配电装置状态评估的研究现状13
- 1.2.2 剩余寿命评估方法的研究现状13-15
- 1.3 本文的研究目标及主要研究内容15-17
- 第二章 矿用高压配电装置寿命评估系统的构建17-25
- 2.1 高压配电装置基本结构17-18
- 2.2 煤矿井下供电线路连接方式18-20
- 2.3 矿用高压配电装置状态评估分析20-22
- 2.3.1 高压配电装置寿命特征曲线20-21
- 2.3.2 高压配电装置状态的演变21
- 2.3.3 高压配电装置状态评估方法21-22
- 2.4 高压配电装置寿命评估层次指标体系的构建22-23
- 2.5 本章小结23-25
- 第三章 配电装置剩余寿命评估指标分析25-41
- 3.1 引言25
- 3.2 高压配电装置运行参数分析25-36
- 3.2.1 机械参数分析25-31
- 3.2.2 温度参数分析31
- 3.2.3 真空管参数分析31-32
- 3.2.4 触头电流分析32
- 3.2.5 诊断性试验参数分析32-36
- 3.3 高压配电装置基本参数分析36
- 3.3.1 厂家参数分析36
- 3.3.2 行环境分析36
- 3.4 高压配电装置可靠性参数分析36-38
- 3.4.1 组部件状态分析37
- 3.4.2 运行历史、检修试验记录及家族缺陷分析37-38
- 3.5 高压配电装置不良工况分析38-40
- 3.5.1 短路电流分析39
- 3.5.2 过电压分析39-40
- 3.6 本章小结40-41
- 第四章 基于模糊层次分析的配电装置健康状态评估41-59
- 4.1 引言41
- 4.2 层次分析理论41-43
- 4.3 模糊理论43-45
- 4.3.1 模糊性43-44
- 4.3.2 模糊集合的表示44
- 4.3.3 隶属函数确定44-45
- 4.4 模糊层次分析算法的原理45-46
- 4.5 配电装置各个模块参数的评估46-56
- 4.5.1 运行参数评估46-51
- 4.5.2 基本参数评估51-53
- 4.5.3 可靠性参数评估53-55
- 4.5.4 不良工况评估55-56
- 4.6 配电装置综合健康状态评估56-57
- 4.7 本章小结57-59
- 第五章 基于LabVIEW的高压配电装置寿命评估系统的开发59-81
- 5.1 软件平台59-60
- 5.1.1 LabVIEW简介59-60
- 5.1.2 SQL Server 2008数据库简介60
- 5.2 状态监测系统方案设计60-61
- 5.2.1 系统硬件结构60-61
- 5.2.2 系统软件结构61
- 5.3 状态监测系统硬件配置61-64
- 5.3.1 传感器选型61-63
- 5.3.2 数据采集单元CPU选型63-64
- 5.3.3 上位机配置64
- 5.4 寿命评估系统软件开发64-76
- 5.4.1 系统通讯软件设计65-68
- 5.4.2 数据存储程序设计68-72
- 5.4.3 模糊理论软件设计72-74
- 5.4.4 人机界面设计74-76
- 5.5 实例分析76-79
- 5.6 本章小结79-81
- 第六章 结论与展望81-83
- 6.1 研究结论81
- 6.2 工作展望81-83
- 参考文献83-87
- 致谢87-89
- 作者在攻读硕士期间的研究成果89
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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本文编号：354721
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