關(guān)于智能化高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的論文
智能高壓開(kāi)關(guān)柜作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其在控制和保護(hù)電力設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。由于傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)柜具有功能單一，需要人工巡檢，電流測(cè)量技術(shù)精度低、頻帶窄，與數(shù)字微機(jī)接口不兼容等缺點(diǎn)，其已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，目前就迫切需要智能化高壓開(kāi)關(guān)柜，因此該文就對(duì)智能化高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能及數(shù)據(jù)融和技術(shù)在其故障診斷中的應(yīng)用等方面的研究，以期提供參考。
1 緒論
1.1 高壓開(kāi)關(guān)柜基本類(lèi)型及結(jié)構(gòu)
在目前的市場(chǎng)中，高壓開(kāi)關(guān)柜主要分成固定式和手車(chē)式。采用了防止電氣誤操作的閉鎖裝置(防止誤分、誤合斷路器;防止帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān);防止帶電掛接地線(xiàn);防止帶接地線(xiàn)合隔離開(kāi)關(guān);防止人員誤入帶電間隔)的高壓開(kāi)關(guān)柜基本上都是固定式的。其構(gòu)造主要有母線(xiàn)、母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、少油斷路器、電流互感器、線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)、電纜及操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。
手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜主要特點(diǎn)是在拉出和推入開(kāi)關(guān)柜的手車(chē)上裝有高壓斷路器，且可以隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行維修，如果有同類(lèi)用手車(chē)推入，就可以進(jìn)行供電。
1.2 智能化高壓開(kāi)關(guān)柜的思路
隨著配電網(wǎng)系統(tǒng)的迅速發(fā)展和供電穩(wěn)定性日益提高，人們對(duì)開(kāi)關(guān)柜的要求提高的很快，特別是當(dāng)其自動(dòng)化系統(tǒng)變成無(wú)人值班時(shí)，就需要對(duì)開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)測(cè)必須到位，為了使監(jiān)測(cè)更有效率，就需要采用一種傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜與電子技術(shù)相結(jié)合的智能化開(kāi)關(guān)柜。這種智能化開(kāi)關(guān)柜主要有兩方面的作用：(1)滿(mǎn)足傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜的基本功能要求;(2)要有自檢、自控和自我診斷的新功能，以滿(mǎn)足配電網(wǎng)綜合自化的需要。
2 高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)控設(shè)計(jì)方案
2.1 高壓開(kāi)關(guān)柜功能
通過(guò)對(duì)其相應(yīng)項(xiàng)目的需要和工作環(huán)境的分析，高壓開(kāi)關(guān)柜功能主要有以下的功能。
(1)對(duì)母線(xiàn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)、電能等進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量;對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)也同時(shí)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè);對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行控制，促使真空斷路器既可以有合閘也可以有分閘的功能。(2)具有進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警和故障診斷的功能。(3)具有母線(xiàn)溫度、濕度、真空度測(cè)量的功能。(4)具有記憶故障的功能。(5)具有數(shù)據(jù)通信的功能。(6)具有微機(jī)“五防”閉鎖控制的功能。
2.2 變電所監(jiān)控系統(tǒng)
變電所監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩方面組成，具體如下。
(1)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)：從工藝層發(fā)展到工藝設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)就是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)〔3C技術(shù)(Computer， Control， Communication)〕，把其和傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)DCS技術(shù)進(jìn)行比較，可以得出其主要優(yōu)點(diǎn)有：①通信全數(shù)字化;②互操作性和互用性功能強(qiáng);③分散比較全面;④開(kāi)放性很好;⑤具有一對(duì)N結(jié)構(gòu)。(2)變電所監(jiān)控系統(tǒng)組成：此系統(tǒng)主要由以下3部分組成：①對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行間隔層測(cè)控、對(duì)智能裝置進(jìn)行“一體化”保護(hù);②對(duì)智能通訊接口進(jìn)行監(jiān)控;③對(duì)主機(jī)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。
3 數(shù)據(jù)融和技術(shù)在智能化高壓開(kāi)關(guān)柜故障診斷中的應(yīng)用
由于數(shù)據(jù)融和技術(shù)具有提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性、擴(kuò)展時(shí)間和空間上的觀測(cè)范圍、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度及增強(qiáng)系統(tǒng)的分辨能力等優(yōu)點(diǎn)，故其在智能化開(kāi)關(guān)故障診斷后運(yùn)用非常廣泛。
3.1 數(shù)據(jù)融合技術(shù)
(1)數(shù)據(jù)融合定義：一方面其可以充分利用不同時(shí)間和空間的信息資源，另一方面也可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)多傳感器信息進(jìn)行分析觀測(cè)研究，進(jìn)一步對(duì)需要測(cè)量的對(duì)象進(jìn)行一致性方面的描述，從而確定其所需要的決策和估計(jì)任務(wù)，進(jìn)而使系統(tǒng)具有更加優(yōu)越的性能。(2)數(shù)據(jù)融合原理：基本原理就是對(duì)多傳感器資源進(jìn)行完全充分的利用，在通過(guò)對(duì)合理支配和使用傳感器用來(lái)觀測(cè)信息，按照一定準(zhǔn)則對(duì)多傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息進(jìn)行不同的組合，從而獲得需要測(cè)量的對(duì)象進(jìn)行一致性方面的描述。(3)多傳感器融合的層次：其主要有數(shù)據(jù)層、特征層、決策層。(4)數(shù)據(jù)融合過(guò)程：過(guò)程主要包括多傳感器(信號(hào)獲取)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)融合中心(特征提取、數(shù)據(jù)融合計(jì)算)和結(jié)果輸出等環(huán)節(jié)。(5)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：主要有串行、并行、串并行混合和網(wǎng)絡(luò)型4種形式。
3.2 基于數(shù)據(jù)融和技術(shù)的故障診斷的實(shí)現(xiàn)
3.2.1 層次診斷原理
由于被診斷對(duì)象具有層次方面的特性，故可以對(duì)被診斷對(duì)象的結(jié)構(gòu)、功能及故障進(jìn)行分解。高壓開(kāi)關(guān)柜的故障診斷主要在機(jī)械和電氣方面表現(xiàn)的`較多。因此，該論文采用的主要方法為故障分解方法。
3.2.2 診斷過(guò)程
在該論文中，選用電壓傳感器、電流傳感器、母線(xiàn)溫度傳感器、斷路器位置傳感器、漏電傳感器、介質(zhì)損耗傳感器監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)。
4 抗干擾技術(shù)
4.1 電磁干擾和電磁兼容術(shù)語(yǔ)
電磁干擾由于受外部干擾源的影響，其可以產(chǎn)生干擾源，并進(jìn)一步對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行大面積的損壞。
通過(guò)電磁干擾所發(fā)出的電磁能，其在傳輸至敏感設(shè)備的過(guò)程中受到經(jīng)某種傳播途徑的影響，而敏感設(shè)備又進(jìn)一步做出一定形式的“響應(yīng)”，并達(dá)到干擾的“效果”，產(chǎn)生這個(gè)作用及其結(jié)果，就被稱(chēng)為電磁干擾效應(yīng)。如果結(jié)果達(dá)到十分嚴(yán)重的程度，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備或系統(tǒng)失靈，從而致使嚴(yán)重故障或事故的發(fā)生，這種現(xiàn)象就被稱(chēng)為電磁兼容性故障。
4.2 電磁干擾概述
4.2.1 電磁干擾的分類(lèi)
通過(guò)對(duì)電磁干擾進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其分類(lèi)的形式很多，但其主要有以下幾種形式。(1)按照傳播途徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾等兩種形式。(2)按照干擾源的性質(zhì)可分為自然干擾和人為干擾等兩種形式。(3)按照頻帶可分為窄帶干擾和寬帶干擾等兩種形式。 4.2.2 電磁干擾的三要素
通過(guò)分析研究，基本上所有的電磁干擾都是由三個(gè)要素結(jié)合而成。其三個(gè)基本要素主要是：(1)電磁干擾源;(2)對(duì)該干擾能量敏感的接收器;(3)將電磁干擾源傳輸?shù)浇邮掌鞯拿浇?傳輸通道)。
4.3 抑制電磁干擾的措施
通過(guò)對(duì)抗干擾措施什么分析研究，為了有效提高抗電磁干擾的能力，需要針對(duì)不同問(wèn)題采取各種不同的措施來(lái)處理，具體如下。
(1)濾波技術(shù)：采用濾波器等介質(zhì)，這樣就可以過(guò)濾掉高頻信號(hào)，從而保證低頻信號(hào)可以通過(guò)。(2)屏蔽技術(shù)：采用抑制電磁噪聲傳播的空間(即通過(guò)采用切斷輻射電磁噪聲的傳播途徑的方式)。(3)系統(tǒng)的電源：采用提高電源系統(tǒng)的供電質(zhì)量的方法，來(lái)最大可能地保證單片機(jī)可以安全可靠的運(yùn)行。(4)印刷電路板抗干擾：通過(guò)對(duì)電源線(xiàn)和地線(xiàn)阻抗噪聲、電源的布置方式進(jìn)行控制來(lái)加以處理。(5)其它抗干擾措施：主要可以有光電隔離、繼電器隔離和信號(hào)線(xiàn)間竄擾等其他措施加以控制處理。(6)軟件抗干擾措施：這種方法主要是在系統(tǒng)受到干擾的情況下，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，或者通過(guò)去偽求真的方法來(lái)防止信號(hào)受干擾。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)智能化高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)控系統(tǒng)和故障診斷技術(shù)進(jìn)行了深入的分析和研究。得出來(lái)的結(jié)論很多，主要有以下結(jié)論。
(1)通過(guò)采用微機(jī)“五防”閉鎖控制等裝置來(lái)替代原先的機(jī)械“五防”、電氣“五防”，這樣做的目的，一方面，保證了用電操作和供電的安全性，另一方面也可以控制人身觸電身亡和設(shè)備損害等事故的發(fā)生。
(2)通過(guò)采用數(shù)據(jù)融和技術(shù)來(lái)處理高壓開(kāi)關(guān)柜的電氣故障，可以使保證故障處理的可靠性和實(shí)時(shí)性。
(3)通過(guò)在硬件和軟件設(shè)計(jì)等方面來(lái)采取措施從而達(dá)到抑制電磁干擾和傳導(dǎo)干擾的效果。
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