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高压断路器机械特性监测及故障模式识别方法研究

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高压断路器机械特性监测及故障模式识别方法研究

作者：邓帮飞重庆大学

学位级别：硕士

为确保断路器的可靠运行,及时了解运行断路器的工作状况,对高压断路器工作状态的在线监测及故障模式识别的研究受到了国内外越来越多的关注,并取得一定成果。但总的来说,较多的集中在对电气或者机械某一个具体参量进行监测,尚缺乏从多... 详细信息

为确保断路器的可靠运行,及时了解运行断路器的工作状况,对高压断路器工作状态的在线监测及故障模式识别的研究受到了国内外越来越多的关注,并取得一定成果。但总的来说,较多的集中在对电气或者机械某一个具体参量进行监测,尚缺乏从多参量角度来综合监测断路器的运行工作状况及故障模式识别研究。本文在总结有关高压断路器状态监测现状的基础上,对断路器的行程-时间特性及分合闸振动信号同时进行监测,从多角度分析断路器的机械状态,并结合支持向量机分类器,实现了对高压断路器的故障模式识别。首先针对高压断路器机械特性在线监测的要求,选择了相关适合的位移传感器及加速度传感器,搭建了数据监测平台。在测得传动机构主轴速度的基础上,结合四连杆机构的原理以及断路器传动机构的实际尺寸大小推导出了断路器动触头速度的折算公式。计算出表征断路器速度特性的重要参数:最大分合闸速度,平均分合闸速度,以及刚合与刚分速度。将测量计算所得数据与GKC-98H6型高压开关综合测试仪测得数据进行比较,验证了该监测平台能够满足断路器行程-时间特性的监测。针对利用傅立叶变换对振动信号进行频谱分析的不足,提出了利用经验模态分解的方法来提取振动信号特征量的新思路。结合信息熵理论,提取出振动信号的固有模态函数能量熵特征量。由于振动信号特征量的维数较多,引入了因子分析法对振动信号特征量的维数进行压缩,确立了最佳的振动信号特征量的维数。对比分析单一振动信号特征量的故障模式识别效果与组合速度特性参数与振动信号特征量的故障模式识别效果,确立了组合多特征量的故障模式识别模型,利用支持向量机分类器对断路器的故障模式进行识别。通过具体的实验数据表明,基于组合多特征量的故障模式识别方法是有效的。

关键词：高压断路器机械特性经验模态分解(EMD) 支持向量机故障识别

应用时–温–水分叠加方法改进油纸绝缘热老化寿命模型

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中国电机工程学报 2011年第31期31卷 196-203页

作者：杨丽君邓帮飞廖瑞金孙才新蒲静输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 重庆电力科学试验研究院重庆市渝中区401123 四川省南充电业局四川省南充市637000

为改进现有的油纸绝缘热老化寿命模型,使模型的预测结果更为准确,研究初始水分含量及温度对油纸绝缘试品的加速热老化特性影响。首先,对4种初始水分含量的油纸绝缘试品分别在3个温度下开展加速热老化试验,以绝缘纸聚合度作为表征老化程... 详细信息

为改进现有的油纸绝缘热老化寿命模型,使模型的预测结果更为准确,研究初始水分含量及温度对油纸绝缘试品的加速热老化特性影响。首先,对4种初始水分含量的油纸绝缘试品分别在3个温度下开展加速热老化试验,以绝缘纸聚合度作为表征老化程度的特征参量,引入纤维素累积损失动力学方程研究其在老化过程中的变化规律;其次,在时温叠加方法基础上提出一种时间–温度–水分叠加的新方法,并改进了热老化寿命评估模型。结果表明,与之前的寿命模型相比,改进的模型不但考虑了温度对绝缘纸热老化速率的影响,而且考虑了不同初始水分含量对油纸绝缘热老化的加速作用,有助于对油纸绝缘的热寿命进行更为合理的评估。

关键词：油纸绝缘寿命模型热老化降解动力学时–温叠加方法

硫腐蚀对绕组绝缘电寿命的影响及导致绝缘失效的故障机制研究

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高电压技术 2020年第5期46卷 1612-1621页

作者：高思航杨丽君邓帮飞丁咚工业物联网与网络化控制教育部重点实验室(重庆邮电大学) 重庆400065 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力科学研究院重庆400015

硫腐蚀沉积已被证实会导致油浸式电力设备绝缘性能下降,进而引发绝缘故障。为探究硫腐蚀对设备绝缘击穿特性的影响,并进一步分析其导致绝缘失效的故障机制,在实验室制备了3种不同硫腐蚀程度的绝缘绕组样品,利用多样品绝缘材料的电老化... 详细信息

硫腐蚀沉积已被证实会导致油浸式电力设备绝缘性能下降,进而引发绝缘故障。为探究硫腐蚀对设备绝缘击穿特性的影响,并进一步分析其导致绝缘失效的故障机制,在实验室制备了3种不同硫腐蚀程度的绝缘绕组样品,利用多样品绝缘材料的电老化试验平台,对3种不同硫腐蚀程度的绝缘绕组,分别开展了其短期击穿试验与4个不同电压下的加速电老化试验,并以绝缘击穿失效作为电寿命终点,以反幂函数作为电寿命模型,分别计算对比了其寿命指数。结果表明:硫腐蚀污染对多层绝缘纸包覆的绝缘绕组短期击穿强度影响不大,但会降低绕组的长期电寿命;相比于无腐蚀绕组样品,严重硫腐蚀绕组样品的电寿命指数下降了约19.38%,硫腐蚀产物在绕组上的沉积会明显导致绕组的长期电寿命下降。进一步结合不同硫腐蚀程度绕组样品的绝缘纸层的理化/电气特性参数变化测试结果,探讨了硫腐蚀沉积导致绕组绝缘失效的故障机制。

关键词：硫腐蚀沉积绝缘绕组电老化电寿命故障机制

小波包能谱熵与神经网络在断路器故障诊断中的应用

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重庆大学学报（自然科学版） 2008年第7期31卷 744-748,765页

作者：陈伟根邓帮飞重庆大学电气工程学院

提出了一种以振动信号小波包能谱熵为特征量的断路器故障神经网络诊断方法。利用小波包分解原理将高压断路器振动信号分解到不同频段中,计算各频段的能谱熵值,以此构造小波包能谱熵向量作为神经网络的输入向量,并利用遗传算法对网络的... 详细信息

提出了一种以振动信号小波包能谱熵为特征量的断路器故障神经网络诊断方法。利用小波包分解原理将高压断路器振动信号分解到不同频段中,计算各频段的能谱熵值,以此构造小波包能谱熵向量作为神经网络的输入向量,并利用遗传算法对网络的连接权值进行了优化。引入置信度的概念,对改进神经网络输出的故障模式识别结果进行评价。通过试验分析结果表明了该方法的有效性,改进后的神经网络具有新故障模式的识别功能。

关键词：小波包能谱熵高压断路器神经网络振动信号遗传算法

矿物绝缘油中二苄基二硫醚的抗氧化性与腐蚀性研究

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高电压技术 2018年第12期44卷 3833-3839页

作者：高思航杨丽君邓帮飞张将黄加佳重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网重庆市电力科学研究院重庆400015

矿物绝缘油中的二苄基二硫醚(DBDS)作为一种腐蚀性硫化物,同时也发挥着其对油纸绝缘的抗氧化作用。为此深入研究了油中二苄基二硫醚的腐蚀性与抗氧化性对油纸绝缘特性的综合影响规律。为此,分别制备了DBDS质量分数为0-200×10^–6的8种... 详细信息

矿物绝缘油中的二苄基二硫醚(DBDS)作为一种腐蚀性硫化物,同时也发挥着其对油纸绝缘的抗氧化作用。为此深入研究了油中二苄基二硫醚的腐蚀性与抗氧化性对油纸绝缘特性的综合影响规律。为此,分别制备了DBDS质量分数为0-200×10^–6的8种绝缘油样品,将纸包铜绕组浸渍于其中,并在130℃的氮气环境下开展480h的油硫腐蚀试验。之后将铜绕组展开,并观察与分析铜导体与绝缘纸表面的腐蚀形貌,测试绝缘油的工频介损、体积电阻率、酸值、铜离子含量,并对绝缘油的起始氧化温度及油中物质官能团变化情况进行了测试,分析了DBDS的腐蚀性与抗氧化性对绝缘油性能的综合影响规律。结果表明:当绝缘油中DBDS质量分数25×10^–6,其腐蚀性作用就会占据主导,油中的铜硫腐蚀反应会导致油酸值与铜离子的进一步增加,而油中铜与酸的增加又会加速绝缘油的老化。

关键词：二苄基二硫绝缘油抗氧化性腐蚀性老化

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绝缘油离子迁移率的测试及其特性分析

高电压技术 2014年第10期40卷 3260-3267页

作者：杨丽君徐积全胡恩德刘洋邓帮飞重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 重庆电力科学试验研究院重庆401123

为了正确测量绝缘油的离子迁移率并掌握其随温度的变化特性,重点研究了采用极性反转方法测量绝缘油离子迁移率,探究了电压幅值、极性反转时间对测量结果的影响;测量了3种绝缘油在不同温度下的离子迁移率变化特性,对比分析了不同标准和... 详细信息

为了正确测量绝缘油的离子迁移率并掌握其随温度的变化特性,重点研究了采用极性反转方法测量绝缘油离子迁移率,探究了电压幅值、极性反转时间对测量结果的影响;测量了3种绝缘油在不同温度下的离子迁移率变化特性,对比分析了不同标准和测量方法所得电导率结果的差异;此外,还对油均衡离子数密度和离子等效半径等重要参数进行了分析和讨论。结果表明,尽管几种不同商用矿物绝缘油具有较为接近的理化参数,但其离子迁移率和活化能大小却差别较大,且各项特性参数会因不同的活化能大小而在不同温度下表现出较大差异。

关键词：油纸绝缘极性反转方法离子迁移率均衡离子数密度离子等效半径活化能

绝缘油中抗氧化剂DBPC对油纸绝缘老化速率及糠醛生成特性影响研究

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电工技术学报 2018年第7期33卷 1652-1661页

作者：廖瑞金冯大伟邓帮飞林元棣张洪霞输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力科学研究院重庆401123 不详

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样... 详细信息

二叔丁基对甲酚(DBPC)是绝缘油最常用的抗氧化剂,试验发现绝缘油中DBPC的添加量会影响绝缘纸老化速率和糠醛的产生。为确定DBPC对油纸绝缘系统老化及糠醛产生的影响,在实验室条件下使用添加不同浓度DBPC的绝缘油与绝缘纸组成油纸绝缘样品,在130℃下进行恒温老化。通过定期对绝缘纸的聚合度、绝缘油中糠醛含量以及绝缘纸中糠醛含量进行测量,分析抗氧化剂对绝缘纸老化、糠醛产生及糠醛评估变压器老化的影响。得出如下结论:绝缘油中添加抗氧化剂会加速绝缘纸的老化,建议工程中在能达到抗氧化性能的前提下降低绝缘油中抗氧化剂的添加比例,待DBPC部分消耗后勤于补加;DBPC会使绝缘纸老化到相同程度时糠醛产量提高,并且油中抗氧化剂添加量越大糠醛产量越多,因而建议运用糠醛评估变压器老化时需要区别变压器油中是否添加抗氧化剂或者考虑抗氧化剂的大致含量。油中添加DBPC后酸值增加,DBPC在高温下电离出的氢离子是绝缘纸加速老化和糠醛产量提高的主要原因。

关键词：变压器二叔丁基对甲酚老化速率糠醛产量酸值

基于振动信号经验模态分解及能量熵的高压断路器故障识别

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高压电器 2009年第2期45卷 90-93,96页

作者：陈伟根邓帮飞杨彬重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 重庆市电力公司杨家坪供电局重庆400050

为了准确地检测出高压断路器的故障类型,笔者首次将经验模态分解(EMD)方法引入高压断路器的振动信号分析当中,并提出将EMD分解得到的固有模态函数(IMF)能量熵值作为表征断路器故障类型的新特征向量。为了证实该分析方法的有效性,笔者在... 详细信息

为了准确地检测出高压断路器的故障类型,笔者首次将经验模态分解(EMD)方法引入高压断路器的振动信号分析当中,并提出将EMD分解得到的固有模态函数(IMF)能量熵值作为表征断路器故障类型的新特征向量。为了证实该分析方法的有效性,笔者在实验室的110 kV SF6断路器上进行了模拟实验,提取了正常和故障状态下振动信号的IMF能量熵值特征向量,并以此作为径向基神经网络的输入向量。最后,引入置信度的概念,对径向基神经网络的输出结果进行评价。该方法基于实验室研究取得了较好的识别效果,并为基于振动信号的断路器故障识别提供了一条新的思路。

关键词： IMF能量熵经验模态分解高压断路器振动信号径向基神经网络故障识别

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一种对称式高压巡检机器人的运动学研究

仪器仪表学报 2015年第S01期36卷 103-108页

作者：周庆邓帮飞甘建峰肖前波张海兵万凌云国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 深圳市先进智能技术研究所深圳518055

根据巡检机器人的工作环境,确定了其工作内容和设计要求,为解决目前巡检机器人存在的体积质量大、越障时间长、适应性差的问题,提出了一种新型对称式巡检机器人方案,对其机械结构方案和自主越障控制方案进行了设计,该机器人本体由完全... 详细信息

根据巡检机器人的工作环境,确定了其工作内容和设计要求,为解决目前巡检机器人存在的体积质量大、越障时间长、适应性差的问题,提出了一种新型对称式巡检机器人方案,对其机械结构方案和自主越障控制方案进行了设计,该机器人本体由完全相同的两部分对称布置,通过俯仰机构调节基座间的夹角;线上行走运动靠开合轮组机构实现,该机构同时具有开合越障功能;辅助越障靠夹持机构实现,该机构可自锁保护.开展了开合轮组和开合手抓的运动学分析,最后进行了一系列实验,实验结果表明该巡检机器人线上行走能力优秀,满足跨越简单障碍物的要求.

关键词：高压巡线机器人机械结构运动学