基于数字化变电站的电力设备故障诊断研究.pdf
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1、分类号:T U、-r b z密级:l单位代码:1 0 4 2 2学号:矽刃f 2 2 9 9蔡办孚硕士学位论文S h a n d o n gU n i v e r s i t yM a s t e r ST h e s i s论文题目:籽敦穹伽弛多占的彬夕痧够班障彷啊研乳勘屿鲫胁缸巩勺懈:s 盯跏纷龟纯妒肌“跏。鲫融7 制S 优6 5 树?鲥作者姓名塞鸹专业婴盟复显垒丝塑指导教师姓名专业技术职务丝屋垫割燮堕7 矽1c 7 年手月f 箩日原创性声明l I I I II II I I II II i l l l11I IlY 17 9 2 4 0 9本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指
2、导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:垒呜日期:型!:丝!垒关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名:牟扯导师签名龇日期:型翌!兰:!垒I 山东大学硕士学位论文目录摘要
3、IA B S T R A C T I I符号说明I V第一章绪沦11 1 数字化变电站的发展l1 2 国内外电力设备故障诊断系统发展现状21 3 本文的主要工作。4第二章数字化变电站的组成特点52 1 数字化变电站的系统结构特点一52 1 1 数字化变电站的系统结构52 1 2 数字化变电站的特点72 1 3 基于I E C 6 1 8 5 0 标准的网络选型82 2 数字化变电站的设备组成92 3 智能一次设备1 l2 3 1 智能化一次设备的结构特点112 3 2 智能断路器1 32 3 3 智能变压器1 52 3 4 光电互感器1 6第三章智能一次设备的在线监测1 93 1 智能断路器的
4、在线监测1 93 1 1 断路器的故障分析1 93 1 2 断路器的在线监测1 93 2 智能变压器的在线监测2 33 2 1 变压器故障的分析2 33 2 2 变压器的在线监测2 73 3 其它设备的在线监测。3 23 3 1 母线及电缆的在线监测3 23 3 2 避雷器的在线监测3 33 3 3 G I S 的在线监测3 6i山尔人学硕+学位论文3 3 4 电容型设备的在线监测3 73 4 故障信息的采集和智能合并单元3 73 4 1 故障信息的采集3 73 4 2 智能合并单元概念4 0第四章电力设备故障诊断专家系统介绍4 34 1 专家系统的原理和分类4 34 1 1 基于规则的专家系
5、统4 34 1 2 基于框架的专家系统4 54 1 3 基于模型的专家系统4 54 2 电力设备故障诊断专家系统的结构4 7第五章电力设备的故障诊断方法的研究5 05 1 断路器故障诊断模糊专家系统的研究5 05 1 1 基于H i l b e r t H u a n g 变换的一种新的故障特征量的提取方法。5 05 1 2 基于粗糙集理论的神经网络的专家系统模型的建立5 35 1 3 基于模糊理论的断路器综合故障诊断专家系统5 55 2 基于模糊理论的变压器故障树诊断方法的研究5 65 2 1 变压器故障树的建立与基于粗糙集理论的简化5 65 2 2 变压器故障诊断模糊专家系统的研究5 75
6、 3 其它电力设备的故障诊断一5 8第六章基于W E B 的专家系统的实现方法研究5 96 1 基于W E B 专家系统的特点和结构5 96 2 故障诊断专家系统的模块设计6 16 3 基于W E B 的故障诊断专家系统的实现6 26 3 1 硬件设备配置的实现6 26 3 2 软件的实现6 26 4 软件实现中关键技术的研究6 56 4 1 系统开发框架图6 56 4 2 实时数据的显示6 66 4 3 J e s s 的推理机6 76 4 4 知识库的建立6 8l i p山东大学硕十学位论文6 4 5 与数据库的连接6 8第七章总结与展望7 0参考文献:7 1致i 射7 6山东大学硕士学位
7、论文C o N T E N T SA B S T R A C T(C H I N E S E)IA B S T R A C T(E N G L I S H)I IS Y M B O L S l VC h a p t e r1 玳T R O D U C T I O N 11 1 D e v e l o p m e n to f t h ed i g i t a ls u b s t a t i o n 11 2C u r r e n ts t a t u sa n dd e v e l o p m e n to f t h ef a u l td a g n o s i so f p o w e
8、 re q u i p m e n t 21 3M a i nw o r ka n di s s u e so f t h i sp a p e r 4C h a p t e r2T H ES T R U C T U R A LC H A R A C T E R I S T I C SO FD I G I T A LS U B S T A T I O N 52 1S t r u c t u r a lf e a t u r e so f t h ed i g i t a ls u b s t a t i o ns y s t e m 52 1 1S t r u c t u r eo f t h
9、 ed i g i t a ls u b s t a t i o ns y s t e m 52 1 2 T h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i g i t a ls u b s t a t i o n 72 1 3 N e t w o r ks e l e c t i o nb a s e do nI E C 6 18 5 0 82 2 C o m p o s e do f d i g i t a ls u b s t a t i o ne q u i p m e n t 92 3 I n t e l l i g e n tp r i m a r y
10、e q u i p m e n t 112 3 1 T h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so f i n t e l l i g e n tp r i m a r ye q u i p m e n t 1 12 3 2 I n t e l l i g e n tc i r c u i tb r e a k e r 13:!3 3 I n t e l l i g e n tt r a n s f o r m e r 11;2 3 4 P h o t o e l e c t r i ct r a n s f o r m e r 1
11、 6C h a p t e r3O N L I N EM O N I T O R I N GO FI N T E L L I G E N TP R I M A R YE Q U I P M E N T 19:;1O n l i n em o n i t o r i n go f i n t e l l i g e n tc i r c u i tb r e a k e r,19:;1 1 F a i l u r ea n a l y s i so f c i r c u i tb r e a k e r 1 9:;1 2 0 n l i n em o n i t o r i n go fc i
12、 r c u i tb r e a k e r 193 2 0 n l i n em o n i t o r i n go f i n t e l l i g e n tt r a n s f o r m e r 2 33 2 1F a i l u r ea n a l y s i so f t r a n s f o r m e r 2 33 2 2 0 n l i n em o n i t o r i n go f t r a n s f o r m e r 2 7:;3 0 n l i n em o n i t o r i n go f o t h e re q u i p m e n
13、t s 3 23 3 1 0 n l i n em o n i t o r i n go f b u s b a ra n dc a b l e 3 2:;。3 2 0 n l i n em o n i t o r i n go f a r r e s t e r 3 33 3 3 0 n l i n em o n i t o r i n go f G I S 3 6i v山东大学硕士学位论文3 3 4 0 n l i n em o n i t o r i n go f t h ec a p a c i t i v e t y p ee l e c t r i c a ld e v i c e
14、 3 73 4 F a u l ti n f o r m a t i o nc o l l e c t i o na n di n t e l l i g e n tm e r g i n gu n i t 3 73 4 1 F a u l ti n f o r m a t i o ne x t r a c t i o n 3 73 4 2 T h ec o n c e p to fi n t e l l i g e n tm e r g i n gu n i t 4 0C h a p t e r4I N T R O D U C T I O NF A U L TD I A G N O S I
15、SE X P E R TS Y S T E M 4 34 1T h et h e o r ya n dc l a s s i f i c a t i o no f e x p e r ts y s t e n 4 34 1 1E x p e r ts y s t e mb a s e do nr u l e 4 34 1 2 E x p e r ts y s t e mb a s e do nf r a m e 4 54 1 3 E x p e r ts y s t e mb a s e do nm o d e l 4 54 2 T h es t r u c t u r eo ff a u l
16、 td i a g n o s i se x p e r ts y s t e mo f p o w e re q u i p m e n t 4 7C h a p t e r5S T U D YO NP O W E RE Q U I P M E N TF A U L TD I A G N O S I SM E T H O D 5 05 1 T h er e s e a r c ho f f u z z ye x p e r ts y s t e mf o rc i r c u i tb r e a k e rf a u l td i a g n o s i s 5 05 1 1An e wf
17、 a u l ti n f o r m a t i o ne x t r a c t i o nm e t h o db a s e dH i l b e r t-H u a n gT r a n s f o r m 5 05 1 2 C r e a t i o no f t h en e u r a ln e t w o r ke x p e r ts y s t e mb a s e do nr o u g hs e tt h e o r y 5 35 1 3 I n t e g r a t e df a u l td i a g n o s i se x p e r ts y s t e
18、 mb a s e do nf u z z yt h o r y 5 55 2 S t u d yo nf a u l tt r e ef o rt r a n s f o r m e rf a u l td i a g n o s i sb a s e do nf u z z yt h o r y。5 65 2 1C r e a t i o na n ds i m p l i f yo f t h ef a u l tt r e eb a s e do nr o u g hs e tt h e o r y 5 65 2 2 S t u d yo nf u z z ye x p e r ts
19、y s t e mf o rt r a n s f o r m e rf a u l td i a g n o s i s 5 75 3 F a u l td i a g n o s i so f o t h e re q u i p m e n t s 5 8C h a p t e r6S T U D YO NT H EC R E A T I O NO FE X P E R TS Y S T E MB A S E DO NW E B 5 96 1 F e a t u r e sa n ds t r u c t u r eo f t h ee x p e r ts y s t e mb a s
20、 e do nW E B 5 96 2 D e s i g no f t h ef a u l td i a g n o s i se x p e r ts y e t e mm o d u l e 6 16 3 R e a l i z a t i o no f t h ef a u l td i a g n o s i se x p e r ts y s t e mb a s e do nW E B 6 26 3 1 R e a l i z a t i o no f t h eh a r d w a r ec o n f i g u r a t i o n 6 26 3 2 R e a l
21、i z a t i o no f t h es o f t w a r e 6 26 4 R e s e a r c ho nt h ek e yt e c h n o l o g i e s 6 56 4 1S y s t e mf r a m e w o r kc h a r tf o rs y s t e mc r e a t i o n 6 56 4 2 D i s p l a yo f t h er e a l t i m ed a t a 6 66 4 3 R e a s o n i n gm a c h i n eo fJ e s s 6 76 4 4 C r e a t i o
22、 no f t h ek n o w l e d g e b a s e 6 8V山东大学硕士学位论文6 4 5 C o n n e c t i o nt ot h ed a t a b a s e 6 8C h a p t e r7C O N C L U S I O N S 7 0R E F R E N C E S 7 1A C K N O W L E D G E M E N T 7 6山东大学硕士学位论文摘要电力设备在整个数字化变电站的运行当中有着重要的地位。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,不仅对用电质量,也对电力设备的安全运行提出了更高的要求。特别是当前,电力系统的发展方向就是大
23、容量、超高压,这就意味着停电事故对生产和生活造成的的损失也越来越大。所以对电力设备的运行状态进行实时在线监测并且对其进行故障诊断是十分必要和重要的。根据数字化变电站的发展情况和I E C 6 1 8 5 0 规约的内容,本文介绍了基于I E C 6 1 8 5 0 的数字化变电站的组成和结构特点,简单地阐述了智能化一次设备的概念,深入研究了部分智能一次设备的功能结构和原理,并对智能一次设备发展目标进行了总结。在此基础上,本文着重对各种智能化一次设备的在线监测装置、故障量的采集及提取和故障诊断方法进行了深入的研究。随着计算机技术、传感器技术和信息技术的发展,数字化变电站中可以对智能化一次设备进行
24、不同故障特征量的同时在线监测和故障诊断。在本文中,针对断路器和变压器等智能一次设备的故障特点,在充分考虑故障诊断的可靠性的前提下,同时对多种故障特征信息进行实时在线监测和故障诊断,并且对依据各种特征量的诊断结果进行汇总后,利用模糊理论对珍断结果进行总体分析,对故障进一步深入的诊断,这样做可以大大提高故障诊断的准确率。在断路器振动信号故障量的提取时,目前大部分的文献提到的方法都是将时间能量特征作为唯一的特征量,虽然这样选取的特征量包含了大部分的故障信息,但是包含在时间频率中的故障信息被遗漏掉了,所以本文在希尔伯特变换一黄变换的基础上,提出了将时间频率的特征加入到特征量中,使得诊断系统所得到的特征
25、量中包含了更多的故障信息,提高了故障诊断的准确率。在电力设备故障诊断中,人工智能和专家系统的引入是一个亮点。本文对数字化变电站中电力设备故障诊断的专家系统进行了详细的阐述和深入研究,提出了一种新型的基于W E B 的故障诊断专家系统。最后本文对基于W E B 的故障诊断专家系统在数字化变电中的硬件和软件的实现做了深入的研究。通过本文的研究可以肯定,基于W E B 的电力设备故障诊断专家系统在数字化变电站中有着诸多优点,是以后数字化变电站网络化和智能化的一个重要组成部分。关键词:数字化变电站、故障诊断、专家系统、I E C 6 1 8 5 0山东人学硕十学位论文A B S T R A C TP
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- 基于 数字化 变电站 电力设备 故障诊断 研究
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