长期以来,国内外的相关研究机构在高压断路器操动机构的状态检测及故障诊断方面做了大量工作。有关统计表明,高压断路器运行中的拒动、误动等严重故障,大部分是由于操动机构故障引起的。当前,国家智能电网建设对实用化的智能电器有着迫切的需求,如何解决好高压断路器操动机构状态检测及故障诊断问题显得尤为重要。
常规的带电检测方法需在机构中利用夹具安装各种传感器,不仅夹具不通用、安装效率低、安装后破坏设备设计结构,引入时间、速度、行程曲线等状态参量测量误差,而且检修规程要求必须停电安装,导致无法在设备运行情况下准确评估断路器机构状态。现有的依靠单一信号进行诊断的方法存在结果冲突、识别率低等问题,多信息融合技术在一定程度上解决了这些弊端,在辨识断路器故障类型具有很大优势。所以,开展非侵入式带电检测及故障诊断研究是电力行业亟需解决的难题。
通过 Pro/E 进行三维建模,利用 HyerMesh 进行网格划分以及LS-DYNA 的后处理运算,完成操动机构档杆故障仿真计算,分析操动机构在正常状态和档杆裂纹故障状态下的应力分布,得出各种故障对零部件应力的影响,对操动机构关联部件特征信息仿真,优于国内外目前只针对单一部件进行仿真,提高了准确度。
提出了图像、振动、声音、电流等多信息融合的诊断算法并研制检测仪器,检测信息全面,诊断准确率高,通用性强,同比国内外目前只能检测单一信息、固定类型的短路器有明显优势。
项目成果得到国网冀北检修公司、国网天津检修公司、国网安徽检修公司、国网辽宁检修公司的认可和应用,项目研发的基于图像、振动、声音识别的断路器机械特性测试装置轻便易用,测试安全、快捷,工作效率得到提升。
评价单位:“科创中国”新型电力系统装备产业科技服务团 (中国电工技术学会)
评价时间:2022-09-08
综合评价
项目开展了断路器操动机构典型故障引发的图像、振动、应力、声音变化特征研究,研发了非侵入式通用型带电检测、故障诊断仪器。建立了典型操动机构仿真模型,通过分析正常和典型故障下的应力分布,揭示了承力部件接触应力变化规律,获得了机构动作图像变化特征:通过多路振动、声音信号的联合检测,获得了机构动作过程中关键时刻与振动、声音信号的时域对应关系。提出了归- -化互相关图像金字塔扇形快速匹配算法,提高了图像目标的搜索速度;采用短时能熵比的双门限法,提高了振动信号检测精度;引入快速核独立分量分析,提高了声音信号分离准确性。提出了基于自适应权重证据理论的决策级数据融合算法,有效解决了证据冲突问题,研制了多电压等级及多型号通用的带电检测、诊断仪器,实现了高压断路器操动机构典型故障检测和诊断。
项目研制的带电检测、故障诊断仪器在许昌开普检测研究院股份有限公司等进行了检测,符合相关标准要求。本项目成果已在国网河北、安徽、辽宁等电力公司推广使用,用户反应良好。
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