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永磁机构真空断路器关键参数在线监测技术的研究

作　者: 汪小志
导　师: 康润生
学　校: 河南理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 永磁机构真空断路器在线监测电寿命虚拟仪器 LabVIEW
分类号: TM561.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

真空断路器广泛应用于各种供配电系统中,在电网中起着控制和保护的双重作用。新型永磁操动机构的出力特性能较好地配合真空断路器的负载特性,因而配永磁机构的真空断路器已逐步成为电力系统的主流产品。对永磁机构真空断路器关键参数进行在线监测是保证电力系统安全可靠运行的基础。本文设计并构建了USB-DAQ虚拟数据采集系统,并且根据虚拟仪器软件开发平台LabVIEW和数据分析计算软件MATLAB各自的适用领域和优势,提出了基于LabVIEW和MATLAB混合编程的永磁机构真空断路器关键参数在线监测系统。本文选择12kV永磁机构真空断路器作为在线监测的对象,分析了真空断路器的开断和关合过程,选择其电寿命作为在线监测的关键参数。分析和总结了目前用于开关电寿命在线监测多种方法及存在的问题,并结合真空断路器驱动时线圈电流波形分析,提出了一种用于监测真空断路器三相触头的相对电寿命综合评估的改进算法,并采用小波分析来进行数据采集后的信号去噪和分析,得到开断电流大小及燃弧时间等状态特征量。最后完成了基于USB数据采集卡的真空断路器电寿命在线监测系统的硬件实现方案,并采用模块化程序设计的思想,完成了基于LabVIEW与MATLAB混合编程的用户操作界面和框图程序的设计。对真空断路器电寿命诊断实例分析后的结果说明,对不同短路电流和燃弧时间进行在线监测可以及时发现开断过程中的持续燃弧现象,有利于综合判断三相触头磨损的状态,进行累计后即可得到真空断路器的剩余电寿命。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 本课题研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外在线监测技术的研究现状及发展趋势  11-14
  1.3 虚拟仪器技术在断路器在线监测领域中的意义  14-15
  1.4 本课题研究的主要内容  15-17
2 虚拟仪器技术在真空断路器在线监测系统中的应用研究  17-29
  2.1 虚拟仪器概述  17
  2.2 虚拟仪器的系统构成和构建技术  17-23
    2.2.1 虚拟仪器系统的硬件结构  18
    2.2.2 虚拟仪器系统的软件技术  18-20
    2.2.3 图形化软件开发平台LabVIEW  20-23
  2.3 虚拟数据采集系统的选取和组成  23-25
    2.3.1 虚拟数据采集系统的选取  23-24
    2.3.2 USB-DAQ 虚拟数据采集系统的组成  24-25
  2.4 LabVIEW 与MATLAB 的混合编程  25-28
    2.4.1 LabVIEW 与MATLAB 混合编程的提出  25-26
    2.4.2 LabVIEW 与MATLAB 混合编程的实现  26-28
  2.5 本章小结  28-29
3 永磁机构真空断路器在线监测技术的分析及改进  29-49
  3.1 永磁机构真空断路器的结构与特性  29-33
    3.1.1 真空断路器的基本结构与特性  29-30
    3.1.2 永磁操动机构的基本结构与特性  30-33
  3.2 在线监测基本要求和关键参数的选择  33-36
  3.3 真空断路器电寿命在线监测技术分析及改进  36-41
    3.3.1 基于N-I_b 寿命曲线的评估方法  36-38
    3.3.2 模糊综合诊断法  38
    3.3.3 接触电阻法  38-39
    3.3.4 燃弧时间统计分析法  39-40
    3.3.5 目前断路器电寿命在线监测技术存在的问题及改进  40-41
  3.4 小波变换在断路器在线监测技术中的应用  41-48
    3.4.1 小波分析的理论基础  42-43
    3.4.2 小波变换检测高频电信号突变点原理和分析  43-44
    3.4.3 小波信号去噪原理和仿真分析  44-48
  3.5 本章小结  48-49
4 永磁机构真空断路器在线监测系统的硬件实现方案  49-61
  4.1 永磁机构真空断路器在线监测系统的硬件结构  49
  4.2 断路器开合过程中电流和电压的测量  49-54
    4.2.1 传感器的选择  49-50
    4.2.2 电子式互感器的结构和原理  50-52
    4.2.3 传感器性能的仿真分析  52-54
  4.3 断路器驱动时的线圈电流和电压的测量  54-56
    4.3.1 传感器的选择  54
    4.3.2 磁平衡式霍尔传感器的测量原理  54-56
    4.3.3 传感器性能分析  56
  4.4 数据采集(DAQ)部分  56-60
    4.4.1 数据采集卡 USB2810A 的功能及参数  57-58
    4.4.2 数据采集卡的I/O 端口  58-59
    4.4.3 数据采集卡的软件配置  59-60
  4.5 本章小结  60-61
5 基于LabVIEW 与MATLAB 的在线监测系统的软件设计  61-81
  5.1 系统软件总体设计  61
  5.2 主程序及用户操作界面设计  61-65
    5.2.1 主程序总体设计  61-63
    5.2.2 用户操作界面设计  63-65
  5.3 基于LabVIEW 与MATLAB 混合编程的程序设计  65-78
    5.3.1 数据采集模块  65-69
    5.3.2 信号处理与分析模块  69-77
    5.3.3 数据存储模块  77-78
  5.4 电寿命诊断实例及分析  78-79
  5.5 系统抗干扰设计  79-80
    5.5.1 硬件抗干扰技术及设计  79
    5.5.2 软件抗干扰技术及设计  79-80
  5.6 本章小结  80-81
6 总结与展望  81-83
  6.1 论文完成的主要工作  81-82
  6.2 今后工作的展望  82-83
参考文献  83-86
作者简历  86-87
学位论文数据集  87-88
详细摘要  88-90

永磁机构真空断路器关键参数在线监测技术的研究

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