电力机车真空断路器故障度在线检测系统研究
发布时间：2021-12-18 11:34
真空断路器是电力机车的核心设备之一,其安全稳定运行是电力机车安全稳定运行的保障。真空断路器在运行工作中,经常会出现一些故障,且有些故障难以捕捉。因此,对真空断路器的运行状态进行实时检测,是电力机车安全稳定运行的需要。本文针对目前电力机车真空电路器工作状态缺乏检测的问题,设计了一种电力机车真空断路器故障度在线检测系统。该系统通过采集真空断路器的实时数据,采用BP神经网络算法,判断真空断路器的实时故障状态,减轻了真空断路器维护和检修工作的劳动强度,同时提高了电力机车稳定运行的安全系数。本文的主要研究内容和取得的结果如下:（1）研究了真空断路器的结构及工作原理,分析了真空断路器的电路模型、合闸、分闸等动态过程,总结了真空断路器常见的故障及其故障产生的原因。针对真空断路器的机械特性故障,分析了故障度模型输入层所要确定的参量,设计了故障度模型输出层参量,搭建了真空断路器故障度模型。（2）构建了基于BP神经网络的电力机车真空断路器故障度模型并验证了其可靠性和准确性。对真空断路器的故障度模型与原有检修策略进行了仿真分析对比,验证了真空断路器故障度模型与原有检修策略的结合效果,为实现状态差异性检修提供...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
真空断路器灭弧室主要结构
湖北工业大学硕士学位论文414.3在线检测系统硬件电路设计上一节将检测系统结构进行了设计，本节将对系统的电路图进行设计，系统电路图主要分为七大部分：直流电压采集电路、直流电流采集电路，交流电流采集电路、USB数据下载电路、嵌入式控制最小系统电路、电源电路。接下来将详细介绍各个部分的电路图。4.3.1直流电压采集电路直流电压采集电路如图4.3所示。图4.3直流电压采集电路直流电压采集电路的工作原理为：电压经过R3、R4、R6电阻分压，进入线性光耦ACPL_C87A，出来的差分信号经过差分放大电路进入嵌入式控制器。ACPL_C87A是一种高速线性光耦，其能够有效抑制接地回路的噪声，消除地干扰，使信号现场与主控制端在电气上完全隔离，避免了主控制系统受到意外损坏开关速度快，另外其响应速度到达ns数量级，可以完美的转换模拟信号，其输入电压最大为2V，输出为差分信号，输入端工作电压范围为4.5V-5.5V，输出端工作电压为3.0V-5.5V。在该电路中前置分压电路目的是保证输入电压在2V以内，后置差分放大电路目的是将差分信号转变为单输出，提高信号稳定的同时还可一通过改变电阻随意放大或缩小输入信号，使得主控制器可以更容易采集到适合的输入信号。4.3.2直流电流采集电路直流电流采集电路如图4.4所示。
湖北工业大学硕士学位论文42图4.4直流电流采集电路直流电流采集电路的工作原理为：直流电流首先经过霍尔传感器将直流电流转换成直流电压，经过电阻分压，进入线性光耦ACPL_C87A，出来的差分信号经过差分放大电路进入嵌入式控制器。4.3.3交流电流采集电路交流电流采集电路如图4.5所示。图4.5交流电流采集电路线性光耦ACPL_C79的输入端工作电压为4.5V-5.5V，输出端工作电压为3.0V-5.5V宽范围。其工作原理为：交流信号经过互感器转为低信号交流电流，经过采样电阻得到交流电压，再经过精密全波整流电路对交流电压进行全波整流处理，处理后的到直流电压信号，因此经过全波整流之后变成的直流电压并没经过任何滤波处理，导致电压会有跳动，因此经过一个电阻和一个电容进行滤波处理，最终得到较为平滑的电压信号，经过处理的直流电压信号经过ACPL_C79高精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进变分模态分解和SVM的断路器机械故障振动分析[J]. 田书,康智慧. 振动与冲击. 2019(23)
[2]基于复合特征的断路器机械故障诊断方法研究[J]. 姚杨,林金涛,刘洪正,肖怀硕,李清泉,王志涛,马帅,赵遵龙. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]断路器合闸输电线路单相接地短路故障线路两侧短路电流计算与分析[J]. 张瑞,王克杰. 高压电器. 2019(10)
[4]基于模糊RBF神经网络的高压断路器机构故障诊断[J]. 林琳,陈志英. 高压电器. 2019(10)
[5]基于变分模态分解的断路器机械故障诊断[J]. 李永刚,丁其,赵书涛. 电测与仪表. 2019(20)
[6]基于LVQ神经网络的高压断路器机械故障诊断方法[J]. 马宏忠,徐艳,魏海增,刘勇业. 高压电器. 2019(08)
[7]基于马尔科夫模型的直流断路器可靠性评估方法[J]. 赵书涛,王波,华回春,朱继鹏. 电工技术学报. 2019(S1)
[8]基于调度自动化系统的断路器动作特性研究及其状态评估[J]. 刘少辉,李新,孟泽文,李国伟,唐琪,肖梁贤. 高压电器. 2019(06)
[9]基于经验小波变换和相关向量机的断路器机械故障诊断[J]. 辛忠良,霍明霞,贾鹏举,韩光,李峙,丁其. 电测与仪表. 2019(13)
[10]基于谱峭度分析和粒子群Kmeans算法的高压断路器故障诊断研究[J]. 王庆燕,曹生让,陈秉岩,杨忠. 高压电器. 2019(05)
硕士论文
[1]断路器机械特性状态评价与检修策略管理改进[D]. 张斌.中国科学院大学(中国科学院大学工程科学学院) 2019
[2]高压断路器操作机构故障诊断方法研究[D]. 朱继鹏.华北电力大学 2019
本文编号：3542309
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
真空断路器灭弧室主要结构
湖北工业大学硕士学位论文414.3在线检测系统硬件电路设计上一节将检测系统结构进行了设计，本节将对系统的电路图进行设计，系统电路图主要分为七大部分：直流电压采集电路、直流电流采集电路，交流电流采集电路、USB数据下载电路、嵌入式控制最小系统电路、电源电路。接下来将详细介绍各个部分的电路图。4.3.1直流电压采集电路直流电压采集电路如图4.3所示。图4.3直流电压采集电路直流电压采集电路的工作原理为：电压经过R3、R4、R6电阻分压，进入线性光耦ACPL_C87A，出来的差分信号经过差分放大电路进入嵌入式控制器。ACPL_C87A是一种高速线性光耦，其能够有效抑制接地回路的噪声，消除地干扰，使信号现场与主控制端在电气上完全隔离，避免了主控制系统受到意外损坏开关速度快，另外其响应速度到达ns数量级，可以完美的转换模拟信号，其输入电压最大为2V，输出为差分信号，输入端工作电压范围为4.5V-5.5V，输出端工作电压为3.0V-5.5V。在该电路中前置分压电路目的是保证输入电压在2V以内，后置差分放大电路目的是将差分信号转变为单输出，提高信号稳定的同时还可一通过改变电阻随意放大或缩小输入信号，使得主控制器可以更容易采集到适合的输入信号。4.3.2直流电流采集电路直流电流采集电路如图4.4所示。
湖北工业大学硕士学位论文42图4.4直流电流采集电路直流电流采集电路的工作原理为：直流电流首先经过霍尔传感器将直流电流转换成直流电压，经过电阻分压，进入线性光耦ACPL_C87A，出来的差分信号经过差分放大电路进入嵌入式控制器。4.3.3交流电流采集电路交流电流采集电路如图4.5所示。图4.5交流电流采集电路线性光耦ACPL_C79的输入端工作电压为4.5V-5.5V，输出端工作电压为3.0V-5.5V宽范围。其工作原理为：交流信号经过互感器转为低信号交流电流，经过采样电阻得到交流电压，再经过精密全波整流电路对交流电压进行全波整流处理，处理后的到直流电压信号，因此经过全波整流之后变成的直流电压并没经过任何滤波处理，导致电压会有跳动，因此经过一个电阻和一个电容进行滤波处理，最终得到较为平滑的电压信号，经过处理的直流电压信号经过ACPL_C79高精度
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进变分模态分解和SVM的断路器机械故障振动分析[J]. 田书,康智慧. 振动与冲击. 2019(23)
[2]基于复合特征的断路器机械故障诊断方法研究[J]. 姚杨,林金涛,刘洪正,肖怀硕,李清泉,王志涛,马帅,赵遵龙. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]断路器合闸输电线路单相接地短路故障线路两侧短路电流计算与分析[J]. 张瑞,王克杰. 高压电器. 2019(10)
[4]基于模糊RBF神经网络的高压断路器机构故障诊断[J]. 林琳,陈志英. 高压电器. 2019(10)
[5]基于变分模态分解的断路器机械故障诊断[J]. 李永刚,丁其,赵书涛. 电测与仪表. 2019(20)
[6]基于LVQ神经网络的高压断路器机械故障诊断方法[J]. 马宏忠,徐艳,魏海增,刘勇业. 高压电器. 2019(08)
[7]基于马尔科夫模型的直流断路器可靠性评估方法[J]. 赵书涛,王波,华回春,朱继鹏. 电工技术学报. 2019(S1)
[8]基于调度自动化系统的断路器动作特性研究及其状态评估[J]. 刘少辉,李新,孟泽文,李国伟,唐琪,肖梁贤. 高压电器. 2019(06)
[9]基于经验小波变换和相关向量机的断路器机械故障诊断[J]. 辛忠良,霍明霞,贾鹏举,韩光,李峙,丁其. 电测与仪表. 2019(13)
[10]基于谱峭度分析和粒子群Kmeans算法的高压断路器故障诊断研究[J]. 王庆燕,曹生让,陈秉岩,杨忠. 高压电器. 2019(05)
硕士论文
[1]断路器机械特性状态评价与检修策略管理改进[D]. 张斌.中国科学院大学(中国科学院大学工程科学学院) 2019
[2]高压断路器操作机构故障诊断方法研究[D]. 朱继鹏.华北电力大学 2019
本文编号：3542309
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