礦用高壓真空配電裝置故障模式識別技術研究.pdf

1、本論文是山西省科技重大專項“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)開發(fā)”（項目編號：20131101029）的重要研究內(nèi)容之一，是針對煤礦井下移動變電站高壓側(cè)配電裝置故障率高、故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)不完善等問題提出的。
　　高壓真空配電裝置擔負著煤礦井下電能分配的主要任務，是礦井供電系統(tǒng)的核心設備之一，它能否可靠工作將直接影響著煤礦企業(yè)的供電安全和生產(chǎn)安全。同時，隨著礦井供電系統(tǒng)電壓等級和負荷容量的不斷攀升，高壓真空

2、配電裝置的使用量也得到了空前提高。但是，由于煤礦井下環(huán)境惡劣、負荷變動大、且缺乏狀態(tài)監(jiān)測和故障模式識別技術的應用，礦用高壓真空配電裝置在運行期間因自身故障導致的煤礦安全事故頻頻發(fā)生。因此，為了準確診斷出高壓真空配電裝置的當前狀態(tài)，并在高壓真空配電裝置故障前給用戶提出可信的設備運行指導性意見和建議，最大限度地確保礦井供電安全和生產(chǎn)安全，研究礦用高壓真空配電裝置故障模式識別技術具有極其重要的現(xiàn)實意義。
　　針對目前礦用高壓真空配電裝置

3、存在的問題，本文就其故障模式識別技術進行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　通過現(xiàn)場調(diào)研與查閱大量文獻資料，梳理了礦用高壓真空配電裝置的組成結構與常見故障，統(tǒng)計了高壓開關中各故障所占比例，分析總結了各種故障的可能形成原因及故障監(jiān)測信息的特性狀態(tài)，建立了系統(tǒng)故障模式識別總體策略。
　　依據(jù)故障機理，重點研究了各故障監(jiān)測對象的狀態(tài)特性，包括分閘與合閘線圈的電流狀態(tài)特性、儲能電容電壓狀態(tài)特性、斷路器動作狀態(tài)特性、振動狀態(tài)特性、真空

4、滅弧室真空度狀態(tài)特性。確立了控制回路電氣信號、機械狀態(tài)信號、滅弧室真空度的狀態(tài)信息獲取方法。
　　搭建了故障數(shù)據(jù)監(jiān)測以及故障模式識別實驗平臺，包括監(jiān)測用傳感器的選型，以及上位機與下位機的配置。上位機以 LABVIEW為平臺，編寫了故障特征提取程序與數(shù)據(jù)分類管理程序，通過對上、下位機整體調(diào)試，編寫了下位機采集與通訊程序，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸準確可靠，能夠有效提取故障信息。
　　研究了支持向量機（SVM）的基本理論，提出了基于支

5、持向量機增量學習的故障模式識別方法。結合工業(yè)實際，總結了故障特征數(shù)據(jù)樣本建立方法，提出了故障分類識別實現(xiàn)方案。
　　進行了控制回路電氣故障和機械故障的模擬實驗，包括供電電壓異常、回路電阻增加以及輔助開關失效、主軸卡澀與分閘彈簧螺絲松動故障等。通過訓練支持向量機分類識別模型與增量學習模型，建立了電氣故障模式識別模型與機械故障模式識別模型。驗證表明，各模型的識別準確率都在90％以上，達到了故障模式識別的目的。
　　提出了滅弧室真