高压断路器机械故障诊断专家系统设计
机械故障诊断专家系统及其应用课件
准确的故障诊断能够减少不必要的维修工 作，降低维修成本和停机时间。
通过有效的故障诊断，企业能够保持设备 的稳定运行，提高生产效率和产品质量， 从而增强市场竞争力。
CHAPTER
02
机械故障诊断专家系统原理
基于知识的推理
知识表示
将领域知识以适当的方式表示出来，便于系统推理和查询。
பைடு நூலகம்知识推理
利用已知的事实和规则进行推理，得出新的结论或解决问题的方 法。
人机交互界面
提供用户与系统的交互通道， 方便用户输入数据、查询诊断
结果和更新知识库。
机械故障诊断的重要性
提高设备运行效率
保障生产安全
及时发现并解决故障，避免设备停机或性 能下降，提高生产效率。
机械故障可能导致设备损坏或生产事故， 故障诊断能够及时预警并采取措施，保障 生产安全。
降低维修成本
提高企业竞争力
根据当前问题的特征和需求 ，从案例库中检索相似的案 例。
案例复用
借鉴和修改相似案例的经验 和解决方案，为当前问题提 供参考。
基于模型的推理
模型建立
根据领域知识和数据建立数学模型或仿真模型 。
模型推理
利用模型进行计算、分析和推理，得出结论或 预测。
模型优化
根据实际应用反馈和效果，对模型进行优化和改进。
风力发电设备故障诊断
专家系统能够监测风力发电设备的运 行状态，及时发现并处理故障，提高 风力发电效率。
制造业领域应用
机械设备故障诊断
专家系统可以对各种机械设备进行实时监测和故障诊断，提高生产效率和设备使 用寿命。
生产线故障诊断
专家系统能够监测生产线的工作状态，及时发现并处理故障，保证生产线的稳定 运行。
高压断路器机械特性的检测系统的设计与研究
高压断路器机械特性的检测系统的设计与研究为了测试力传感器的实际应用效果，及验证通过力信号可以实现断路器机械特性的测量，设计了一种断路器机械特性测试系统。
将该系统进行了软件开发，采用C++Builder进行汇编，并设计了该系统的数据采集流程图。
将断路器分别进行合闸和分闸的动作试验来测试。
利用该系统对断路器机械特性进行了在线测量和离线测量，结论表明，在线测量的精确度较高一些。
标签：断路器；机械特性；在线测量；离线测量；力传感器；开合闸0 引言断路器是电力系统中重要电力设备，对电网有控制和保护的作用。
电力系统供电的可靠性直接影响社会经济生活，一直是电力公司各部门所关注的重点。
断路器的检修工作，则是保证断路器作业可靠性的重要途径[1-3]。
经过不断的改进和发展，断路器的检修由最初的事故检修到计划检修，而实现状态检修已成为当今电力运行的潮流，即将检修工作的进行在发生故障之前。
状态检修不仅可以判断断路器的实时运行状态，还可以对工作状态起到预测作用。
状态检修运用的技术包括传感器技术、计算机技术、信号处理技术等。
当断路器实行在线检测时，由于断路器复杂的机械结构，导致故障发生概率较高，因此断路器机械特性的在线监测便成为断路器在线监测的重要部分[2]。
1 实验方案原理本文设计了一个可以在线监测断路器机械性能的系统。
在这个测试系统中，要对一些常用的机械特性进行监测和测量，包括触头行程、分合闸线圈电流等。
除此之外，还包括主回路通断测量及拉杆力测量。
为了能在线获取刚分刚合时刻点，用来进行实际验证，系统设计选用力传感器，在研究传感器性能的基础上，设计的断路器监测系统，可以使基于力传感器测量时间的监测系统有不同的数据，在实现基于主回路通断测量的传统测试的同时，又可实现基于力信号测量的在线测试，使其监测系统的精度有了对比参照。
线圈电流、拉杆位移、主回路通断开关量、拉杆力等都是检测断路器性能的重要参数。
这些外部信号通过相应传感器进行交换，传送到信号调理单元调理成采集卡能采集的信号。
电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统的制作方法
一种电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统和使用该系统监测断路器的方法，该系统包括断路器集群云数据库和智能专家决策终端。
断路器集群数据库包括断路器实时监控数据库、断路器技术监督数据库、断路器安全风险技术指标数据库、断路器仓储备品备件数据库，智能专家决策终端包括设备安全风险评估模块、设备维护最优方案排序模块、移动终端在线动态预警模块。
断路器集群数据库动态地进行数据的获取，智能专家决策终端对获取的数据进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析以及因素分析。
该系统以大数据分析技术为基础，通过对在线、离线的海量云数据进行多维度分析，实现对断路器统一实时监控管理，提供诸如断路器状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警功能等功能，提升断路器设备运行维护的安全经济水平，更好地对断路器实施设备全生命周期管理。
技术要求1.一种电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统，其特征在于，所述电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统包括断路器集群云数据库和智能专家决策终端，其中所述断路器集群云数据库包括断路器实时监控数据库，其中所述断路器实时监控数据库中的数据提供了所述断路器的实时工作参数；断路器技术监督数据库，其中所述断路器技术监督数据库的数据提供了断路器的固有参数；断路器安全风险技术指标数据库，其中所述断路器安全风险技术指标数据库中的数据提供了安全风险技术指标；断路器仓储备品备件数据库，其中所述断路器仓储备品备件数据库中的数据提供了所述断路器的规格参数，其中所述智能专家决策终端包括设备安全风险评估模块，配置成评估设备的安全风险；设备维护最优方案排序模块，配置成对设备维护方案排序；移动终端在线动态预警模块，配置成提供移动终端在线动态预警，其中所述断路器集群云数据库配置成动态地进行数据的获取，所述智能专家决策终端配置成对获取的数据进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析以及因素分析，其中所述多维度大数据分析智能专家系统被配置成监控断路器，所述监控步骤包括：从变电站自动化系统和现场测控装置中获取电网中的断路器的工作参数，该电网的工作参数包括断路器的工作电压、工作电流、分合闸线圈状态、三相触头位置、分合闸动作计数器、操作机构状态、马达打压计数器、SF6气体压力、隔离开关位置、接地刀闸位置；从变电站的继电保护管理信息系统中获取断路器保护装置、线路保护装置、相关元件保护装置中的断路器动作过程和开断电流值；从故障录波装置中获取断路器开断的故障电流值及三相触头动作过程；从断路器集群云数据库获取与断路器相关的固有参数，所述固有参数包括断路器国家技术标准、断路器生产厂家设计参数、调试验收参数、设备缺陷台账、设备可靠性统计；基于已经获取的断路器的工作参数和与断路器相关的固有参数，进行历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析、因素分析；基于分析结果，调用设备状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警模块，获取运行维护决策建议。
机械设备故障诊断专家系统的设计
机械设备故障诊断专家系统的设计【摘要】随着科技的不断发展，机械设备故障诊断系统也开始向自动化方向发展。
本文通过对诊断系统的概述，进一步探讨了机械设备故障诊断专家系统的设计。
【关键词】机械设备；故障诊断；设计一、前言对于机械企业来说，机械设备是生产中的重要核心，一旦发生故障，将会造成巨大的损失，严重时将危及工作人员的生命安全。
因此，加强对机械设备故障诊断专家系统的设计分析，对于保证人民财产和生命安全有着重要的意义。
二、诊断系统的概述诊断系统是一种完整的技术体系，用以获取机器技术状态信息并加以处理，进而判断和预测机器技术状态。
诊断系统一般包括状态监测、故障检测(发现故障)、故障定位(故障隔离)和故障识别。
机电设备监测诊断模式经历了从单机监测诊断系统到分布式监测诊断系统，再到基于Internet的远程监测诊断系统这样一个发展过程。
单机监测诊断系统是针对某一机器设计，是一种封闭式的系统，信息的交流限于系统内部。
分布式监测诊断系统是针对大型机电设备主机和多辅机功能分布和地域分布的特点设计的，它通过工业局域网把分布的各个局部现场、独立完成特定功能的本地计算机互联起来，成为实现资源共享、协同工作、分散监测和集中操作、管理、诊断的工业计算机网络系统。
三、系统的设计1、数据库设计数据库主要用来存放系统运行过程中所必须的领域内原始特征数据的信息，以及在运行推理过程中所产生的各种静态和动态数据信息，为专家系统推理和解释提供必要的数据。
包括从状态检修网络获取的被监测设备的状态参数、结构参数、时域信号以及设备运行和试验的历史数据与设备管理的原始参数。
状态参数应包括信号分析的所有关键性特征，特征的提取应能正确反映设备运行的状况，以便下一步分析利用。
如实时监测的幅值、频率、相位、波形、相关变化、空间分布、稳定性等特征。
数据库还包括分析结果数据库、标准数据库、图谱库、设备档案库、分析条件库，并能根据需要进行数据查询和检索。
由于数据库中的事实是动态变化的，因此选用动态存储方式，即单链表存储结构。
机械故障诊断专家系统及其应用
远程化发展
利用互联网和通信技术， 实现远程故障诊断和维修 支持。
面临的挑战及解决方案探讨
数据获取与处理
如何获取高质量的故障数据，并进行有效的预处理和 分析是关键问题。
知识获取与更新
如何从海量数据中自动获取和更新故障诊断知识是重 要挑战。
实时性要求
对于一些关键设备，故障诊断的实时性要求较高，需 要快速准确地判断故障原因。
通过专家系统的应用，可以及时发现汽车发动机的潜在故障，避免因发
动机故障导致的交通事故，提高汽车的行驶性能和安全性。
案例三：机械设备故障诊断
背景介绍
机械设备是一种广泛应用于工业生产中的设备，其运行状 态直接关系到生产效率和产品质量。因此，对机械设备进 行故障诊断具有重要意义。
诊断过程
专家系统通过对机械设备的振动、温度、压力等参数进行 监测和分析，结合历史数据和专家经验，对机械设备可能 存在的故障进行诊断。
知识库
存储专家的知识和经验，包括故障类型、原 因、诊断方法等。
推理机
根据输入的故障信息，通过推理算法，从知识库中 获取相关信息，进行故障诊断。
用户接口
提供用户与专家系统交互的界面，用户可以 通过接口向系统提问，系统也可以通过接口 为用户提供诊断结果和建议。
主要功能模块介绍
知识获取子系统
知识库管理系统
特点
具有自主学习和知识更新能力，能够 快速准确地诊断机械故障，提供故障 原因和解决方案，并具备可扩展性和 可维护性。
发展历程与现状
发展历程
机械故障诊断专家系统经历了从基于规则的专家系统到基于 知识的专家系统，再到基于人工神经网络的专家系统的发展 过程。
现状
随着深度学习技术的发展，基于深度学习的机械故障诊断专 家系统成为了研究热点，取得了显著的成果和应用。
高压断路器在线监测及故障诊断系统设计
高压断路器在线监测及故障诊断系统设计摘要：近年来，电力事业为我国社会经济的建设做出巨大的贡献。
作为确保电力系统稳定的重要保证，高压断路器的稳定性和可靠性直接影响着电气回路的稳定，且对于电力系统正常的运行有着重要影响。
因此，本文对高压断路器概述进行分析，并对高压断路器在线监测系统总体设计以及系统软件设计展开研究，以期望高压断路器在线监测及故障诊断系统的设计提供可行性参考。
关键词：高压断路器；在线监测；故障诊断前言随着我国社会经济的发展，社会的用电量不断提高，并在容量不断增加的背景下，对电力系统的安全性和稳定性提出更高的要求。
为了确保高压输电安全、可靠和稳定，就必须确保高压断路器能够有效的应用在电力与电气设备间的链路上。
当前，高压断路器仍处于不断完善的阶段，对此需要对高压断路器进行在线监测，并且做好故障诊断以及故障警报的工作，为高压断路器的维修奠定良好的基础。
因此，本文对高压断路器在线监测及故障诊断系统设计展开研究，这对于提高高压断路器应用水平，确保电力系统的稳定和安全，促进电力事业的发展具有重要意义。
一、高压断路器的概述高压断路器又称为高压开关，及时可以闭合或切断高压电路中的负荷电流和空载电流，同时还能够通过续电器在系统发生故障时起到保护作用，切断短路电流和负荷电流。
高压断路器还能够根据控制短路的需要，进行电路通断，并且还能根据设备负载电流的实际情况，选择投入或退出设备运行。
高压断路器具有足够断流的能力和完善的灭弧结构，通常情况下分为：真空断路器、空气断路器、SF6断路器、油断路器等。
目前，从油断路器发展到压缩空气断路器继而发展到六氟化硫断路器和真空断路器，形成了126kV以下以真空断路器为主，126kV以上电压等级六氟化硫断路器为主的格局。
其中，真空断路器具有安全性高、体积小、重量轻的优点，主要应用于操作环境较为复杂的环境；SF6断路器应用于高压电力控制系统中；空气断路器具备速度快、灭弧能力强的优点。
高压断路器机械故障诊断专家系统设计100
高压断路器机械故障诊断专家系统设计摘要：高压断路器安全可靠运行具有十分重要的工程意义，在调研高压断路器常见机械故障类型的基础上，探讨了不同故障产生的原因。
目前国内外高压断路器机械故障诊断技术，从机械故障特征量的提取以及故障识别的角度进行了分析。
最后综合高压断路器机械故障诊断技术发展现状，指出了目前机械故障诊断急需解决的问题及其发展方向。
关键词：高压断路器；机械故障；故障诊断高压断路器是电力系统中重要的电力设备，当电力系统出现短路等异常情况时，断路器的拒动﹑误动﹑慢动和三相不同期性等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可以引起设备爆炸。
断路器操作时发出的机械振动信号是一个包含丰富信息的载体，它含有大量的设备状态信息。
高压断路器是一种瞬动式的机械，在动作时，具有高强度冲击、高速的特点，这样强烈的冲击振动在传感器测量上比较容易实现，因此通过测量振动信号就可以进行断路器的故障诊断。
一、断路器机械故障及其产生原因高压断路器机械状态十分复杂，某一种故障对应了机构的多种状态特征；同时，机构的某一状态特征发生变化对应的故障原因或故障点也不可能是惟一的。
从传动机构到操作机构故障，从部件松动到润滑失效均会导致机械故障。
常见的操动机构有电磁操动机构、弹簧操动机构以及液压操动机构。
不同操作机构失效现象大致可分为拒动和误动两大类，根据实际操作经验和理论分析结果，将电磁操动机构断路器故障详述。
电磁操动机构断路器故障分类。
电磁操动机构断路器异常现象可分为拒合和拒分两类，误动包括合后即分和无信号自分2 类。
1）拒动，拒合。
① 铁心不启动。
二次回路连接松动；辅助开关未切换或者接触不良；直流接触器接点被灭弧罩卡住或者接触器吸铁被异物卡住；熔丝熔断；直流接触器电磁线圈断线或烧损；合闸线圈引线断线或线圈烧损；2 个线圈极性接反；合闸铁心卡住均等导致铁心不启动。
② 铁心不启动，连扳机构不动作。
合闸线圈通流时端子电压太低；辅助开关调整不当过早切断电源；合闸维持支架复归间隙太小或未复位；合闸脱扣机构未复归锁住；滚轮轴合闸后扣入支架深度少或端面磨损变形扣不牢；合闸铁心空行程小，冲力不够；合闸线圈有层间短路；开关本体传动机构卡涩等故障均导致铁心不启动，连扳机构不动作。
高压断路器机械故障诊断专家系统设计
推理 机 构与诊 断原 理 ， 最后 设 计基 于 多规 则 的故障诊 断 专家 系统 。实验 结果表 明 ， 知识 获取的故障诊断专家系统能有效的诊断 出高压断路器多种故障类型。 关键词 ： 高压断路 器； 故障诊断； 特征提取 ； 专家系统； 机械振动
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高压断路器在线监测及故障诊断系统设计探微 邢亮
高压断路器在线监测及故障诊断系统设计探微邢亮摘要：在电力系统的设备中，高压断路器故障会造成线路、设备受损，电量损失，用户大面积停电，影响正常的社会生产与生活。
因此，高压断路器作为电力系统中重要的控制和保护设备进行维护与检修，确保其正常运行至关重要。
合（分）闸线圈是断路器操作机构的重要组成部分，其电流波形中包含了断路器运行状态的关键信息，如线圈卡滞、辅助触点状态等。
通过对高压断路器的合（分）闸线圈电流波形与特征值的分析，可判断断路器是否出现故障。
因此，准确地提取电流信号特征值是判断断路器故障的关键。
关键词：高压断路器；合（分）闸线圈电流；在线监测；故障诊断；EMD算法1 高压断路器概述高压断路器指的是额定电压3kv以上的断路器，其具有良好的灭弧结构和断流能力，能够根据需要控制电路的通断以及根据电气设备的负载电流情况使电气设备投入或退出运行，此外，高压断路器还能够同继电保护装置一同工作，切断电网系统中的故障部分，防止电力事故进一步扩散。
高压断路器可以根据灭弧介质和方法分为油断路器、sf6断路器、10kv真空断路器、压缩空气断路器、磁吹断路器。
其中油断路器在我国电力系统中的应用最为广泛，sf6断路器主要应用在超高压电力系统中，10kv真空断路器的额定电压为12kv，具有重量轻、体积小、安全的优点，主要应用在操作频繁的场所，压缩空气断路器具有灭弧能力强、速度快的优点。
目前，为了减少高压断路器的故障，灭弧的方式多为无油或少油，未来随着科技的发展，10kv真空断路器将得到进一步完善，在高电压电力系统运营中发挥更大的作用。
2信号处理与故障诊断2．1合（分）闸线圈电流断路器的合（分）闸线圈电流是判断断路器正常运行的重要依据，通过分析线圈电流波形可得到触头合（分）闸动作启动时刻、合（分）闸时间等参数。
线圈电流变化总共经历了4个阶段：t0～t1为铁芯触发阶段，线圈电流不断增大，t0代表了断路器合（分）闸动作的触发时刻；t1～t2为铁芯运动阶段，电流逐渐减小，可根据这段波形判断铁芯的运动状态是否正常；t2～t4为触头合（分）闸动作阶段，开始时刻在t2附近，线圈电流在t4时达到稳定值，此时断路器的动触头动作到位；t4～t5为电流切断阶段，辅助开关触头间的电弧被拉长，电弧电压快速升高，迫使电流迅速减小直至熄灭。
高压断路器故障诊断系统方案设计
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高 压 源
（ 河南 理 工 大学 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ３ ）
［ 摘 要］ 本 文在 大量 相 关文 献基 础上 ， 根 据 建立 在设 备 运行 状态 基础 上 的状 态检 修方 法 ， 构 建 高压 断路器 故 障诊 断系 统 ， 对 高压 断路 器进 行在 线监 测研 究 具 有重 要 的经 济 意义和 技 术意 义 。 ［ 关键 词］ 高压 断路 器 ｔ 在 线监 测 ， 故 障 诊断 ； 组态 王 中图分 类号 ： Ｏ５ ２ １ ＋． ２ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ｌ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） １ ８ －０ ０ ０ ７ — ０ １
３总体 方 案设 计 本 文通 过对 断路器 在 电力 系统 中的作用 与功 能进 行分 析 ， 并对其研 究背 景
的状 态 发生 异常 或者 故障 时 ， 在 操作 界面 上给 出 明确 的警示 信息 。 ７ ） 统计 功 能。 可 以记录 各断路器 累计 开断 次数运行 时间 、 当天启 动次数 ， 并 在 主界 面上 予 以显示 。 ８ ） 打 印功能 。 可随时 召唤 打 印机 械振 动信号 、 触 头行程 位 移信号 、 分（ 合） 闸 线 圈 电流 信 号 、 主 回路 电流 信号 以及 辅助 触头 信号 的波 形各 种操 作 波形 。 ９ ） 数据 共享 功能 。 本地计 算机上 断路器 监测数 据可 以方便 的下载到 远程终 端上 或其 他 计算 机上 ， 便 于 断路 器监 测数 据共 享 。 针对上 述系 统功 能 ， 本 文设 计 了高压 断路 器在 线监测 系统 的框 图如 图２ 所 示， 该系 统是 以Ａ Ｔ ＭＥ Ｇ Ａ１ ２ ８ 为核心 ， 围绕 该芯 片进行 外 围电路扩 展 ， 系统 根据 需要 采用不 同传感 器进 行对各个 所要 监测 的参数进 行监 测。 将 采集的 信号经信 号调 理 电路调 理后 进入 芯片 自带 Ａ ／ Ｄ 转 化后进 行模 数转 换 。 然后 通过Ｒ Ｓ － ４ ８ ５ 将所 采集 的数 据进 行传 输 ， 然后 通过 上位机 进行 对 线圈 电流 、 振动 信号 等各 参 数数 据显 示 、 存储 和打 印。 在 外围 电路扩 展 时 ， 本 文根 据需 要还设 计 了键盘 、 显 示屏 、 电源 和开 关量 。
电力系统故障诊断与维护专家系统设计
电力系统故障诊断与维护专家系统设计随着电力系统的规模不断扩大和复杂性的增加，电力系统故障诊断和维护变得越来越重要。
传统的手动诊断和维护方式已无法满足现代电力系统的需求，因此设计一个电力系统故障诊断与维护专家系统是非常必要的。
1. 引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它的正常运行对于各行各业的发展至关重要。
然而，电力系统也面临着各种各样的故障隐患，如过载、短路、接地故障等。
这些故障可能导致电网不稳定甚至瘫痪，给社会造成巨大的经济和安全风险。
2. 电力系统故障诊断需求传统的手动诊断方式需要专业的工程师进行，且易出现人为错误和延误故障处理时间。
而电力系统故障诊断与维护专家系统可以通过数据获取、智能诊断以及实时反馈等功能，提供更准确、高效的故障诊断和维护方案，减少故障处理时间。
3. 电力系统故障诊断与维护专家系统设计原理（1）数据获取与处理：电力系统故障诊断与维护专家系统需要通过各种传感器和监测设备收集电力系统的各类数据，包括电流、电压、频率等。
然后使用数据分析和处理技术，对数据进行清洗、归一化和特征提取，为后续的故障诊断和维护提供数据支持。
（2）故障诊断：基于数据获取和处理，电力系统故障诊断与维护专家系统可以利用机器学习和人工智能技术，建立故障模型和规则库。
这些模型和规则库能够对电力系统的各种故障进行准确诊断，并根据故障类型提供相应的维护建议。
（3）实时反馈与维护：电力系统故障诊断与维护专家系统应具备实时反馈和远程监控的功能，能够及时提醒操作人员发生的故障和维护指导。
同时，系统应该能够对各种维护操作进行远程辅助，降低现场维护的风险，提高安全性和效率。
4. 专家系统设计与实施为了设计和实施一套高效可靠的电力系统故障诊断与维护专家系统，需要以下步骤：（1）建立数据库：建立电力系统故障数据、维护记录、设备参数等相关信息的数据库，以供系统进行数据分析和模型训练。
（2）开发故障模型与规则库：基于数据库和专家经验，开发故障模型与规则库，能够识别和诊断电力系统的各类故障。
高压断路器故障诊断系统方案设计
高压断路器故障诊断系统方案设计随着电力系统的发展，高压断路器作为电力系统中最关键的组成部分之一，在生产和使用中均会出现故障。
为了保障电力系统的可靠运行和安全，能够及时解决高压断路器故障问题，就需要开发高压断路器故障诊断系统。
高压断路器故障诊断系统方案设计，旨在解决高压断路器故障问题，提高电力系统的可靠性和稳定性。
其主要包括四个部分：故障检测、故障分析、故障定位和故障处理。
下面，我们将详细介绍方案设计的具体内容。
一、故障检测故障检测是高压断路器故障诊断系统的第一步，主要是通过实时监测和记录高压断路器的参数，及时发现故障。
首先，系统需要装备相应的检测设备和传感器，实时监测高压断路器的电流、电压、温度、湿度等参数。
其次，需要搜集高压断路器的历史数据，建立故障数据库，通过分析历史数据和当前数据的差异，快速准确地诊断故障。
二、故障分析故障分析是高压断路器故障诊断系统的核心环节，其主要目的是对发生的故障进行分析和判断，确定故障点。
在分析过程中，需要根据故障类型和影响因素，系统采取不同的分析方法和判断标准，以提高诊断准确率。
同时，系统还应支持故障模拟和仿真，通过模拟故障现象和场景，分析故障机制和原因，为故障的下一步处理提供参考依据。
三、故障定位故障定位是高压断路器故障诊断系统的重要环节，其主要任务是确定故障点的位置和范围，以便准确有效地解决故障。
为了实现故障定位，系统需要配备相应的检测和定位仪器，例如局部放电检验仪、红外热成像仪等。
通过利用这些仪器获取高精度的故障位置信息，辅助人工判断定位，并结合系统的自动诊断功能，快速定位到故障点，缩短解决故障的时间。
四、故障处理故障处理是高压断路器故障诊断系统的最后阶段，其主要任务是对定位到的故障点进行处理和修复，并记录和分析解决过程。
在处理过程中，系统需要提供详细的故障解决方案和修复指南，同时推荐配件和工具，协助解决人员快速有效地解决故障问题。
同时，系统还需要将解决过程记录下来，用于后续分析和总结，以完善故障诊断系统的功能和性能。
高压断路器机械故障诊断专家系统设计
摘 要： 针对高压断路器的操动机构故障信息能反映在线圈电流、机械振动和辅助触点位置信号中
的特点，在分析各信号特征提取和利用专家系统实现故障诊断的优点的基础之上，提出一种多参数
规则推理的故障诊断专家系统。首先阐述高压断路器的操作过程，并根据其操作特性提取隐含在
线圈电流和机械振动信号的有效信息，找出特征参数与断路器状态的对应关系，接着详细分析系统
Machinery fault diagnosis expert system for high voltage circuit breaker
HUANG Jian， HU Xiao-guang， GONG Yu-nan， YANG Fan
（ School of Automation Science and Electrical Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China）
第 10 期
黄 建等： 高压断路器机械故障诊断专家系统设计
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I3 I1
I2
i/A
t0
t1 t2 t3
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t4
t5
图 2 典型分闸线圈电流波形 Fig． 2 Waveform of typical opening coil current
图 2 中时间轴上的 t0 ～ t5 就是代表了电磁铁动 铁心在触头脱扣或释能过程中的动作情况的几个关 键时间点，也是一般处理线圈电流信号所需要提取 的几个关键时间点。图中时间坐标零点代表分闸指 令发出时刻； 在 t0 时刻线圈开始通电； 到 t1 时刻铁 心开始运动，t1 就是开关分闸计时的起点，即铁心开 始移动的时刻，t0 和 t1 与控制电源及线圈电阻有密 切的关系； t2 是动触头开始运动的时刻，从 t2 时刻 铁心停止运动，开始由机构通过传动系统带动动触 头开始分闸，t1 ～ t2 这段时间曲线的变化反应了电 磁铁铁心运动是否有卡制、脱扣、释能机械负载变动 等情况； t3 时刻断路器辅助接点切断，t3 ～ t4 阶段电 流达到近似的稳态，可以反映线圈电阻信息； t4 为断 路器的辅助触点切断的时刻，在辅助开关触头间产 生电弧并被拉长，电弧电压快速升高，迫使电流迅速 减小，直到 t5 时刻熄灭。另外，I1 点电流值可以反 映线圈操作电压信息，I2 点电流值可以反映电磁铁 动铁心的速度信息，I3 点电流值可以反映线圈电阻， 这三点可，铁心的任何运动细 节都会引起直流电磁操作线圈电流的变化。一般情 况下，线圈电流波形可以反映的状态有铁心行程，铁 心卡滞，线圈状态 （ 如是否有短路匝） ，与铁心顶杆 连接的铁闩和阀门的状态等。通过对分 /合闸操作 线圈电流的监测，检修人员可以大致了解高压断路 器二次控制回路的工作情况及铁心的运动有无卡滞 等，为检修提供一个辅助判据。图 2 为典型分闸线 圈电流信号。
电力系统故障诊断专家系统的设计与实现
电力系统故障诊断专家系统的设计与实现1. 引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它负责供应稳定、可靠的电力以满足人们的生活和工作需求。
然而，电力系统可能会出现各种故障，如电压异常、电流过载、设备损坏等，这些故障如果不能及时检测和修复，将对供电可靠性和用户体验产生严重影响。
为了提高电力系统的设备故障诊断能力，本文将设计和实现一个电力系统故障诊断专家系统。
2. 专家系统概述专家系统是一种基于人工智能技术的计算机程序，它通过模拟人类专家的推理过程来解决复杂的问题。
电力系统故障诊断专家系统将采用专家系统的方法和技术，通过收集和分析各种电力系统的历史故障数据，建立故障诊断知识库，并利用推理引擎进行故障诊断和推理过程。
3. 数据采集与预处理为了建立有效的故障诊断知识库，需要先收集和预处理大量的电力系统故障数据。
数据可以来源于实际电力系统运行中的故障记录、设备传感器数据等。
在数据预处理阶段，需要清洗数据、剔除异常值和噪声，对数据进行特征提取和归一化处理，以便于后续的建模和分析。
4. 知识库建立与维护在专家系统中，知识库是最核心的部分，它包含了各种故障案例和其对应的诊断过程。
建立知识库的方法可以采用基于规则的方法，例如用IF-THEN规则进行表示。
规则例如：“如出现电流过载现象，并且温度超过设定阈值，则故障为设备过载故障。
”这样的规则可以由专家根据实际经验进行编写。
除了规则的知识表示方法，还可以采取其他方法如案例推理、模式识别等方法进行知识的表达。
专家系统还可以通过机器学习算法进行知识的自动学习和更新，进一步提高故障诊断的准确性和可靠性。
5. 推理引擎设计与实现推理引擎是专家系统的核心模块，它负责根据用户输入的故障现象和问题，从知识库中检索和应用适当的规则，进行推理和诊断。
在电力系统故障诊断专家系统中，推理引擎可能会采用基于规则的推理引擎、基于案例推理的推理引擎和基于机器学习的推理引擎等不同形式。
6. 用户接口设计与实现为了方便用户使用和交互，电力系统故障诊断专家系统需要设计友好、直观的用户接口。
电力系统故障诊断Expert系统设计
电力系统故障诊断Expert系统设计随着电力系统规模的不断扩大和复杂性的增加，故障的频率和复杂性也在不断增加。
为了提高电力系统故障的快速诊断和修复效率，设计和开发一个电力系统故障诊断Expert系统变得尤为重要。
一个优秀的电力系统故障诊断Expert系统需要具备以下几个关键特点：智能化、高效性、准确性和可靠性。
首先，智能化是电力系统故障诊断Expert系统的重要特征。
这意味着系统能够通过学习和分析大量的历史故障数据，形成一套诊断模型和规则，并根据实时采集的数据实时更新这些模型和规则。
系统应该具备自主学习的能力，能够适应不同的故障情况和系统变化，从而提高故障诊断的准确性和效率。
其次，系统应该具备高效性。
电力系统故障通常需要快速定位和处理，以避免长时间停电带来的经济损失和社会影响。
因此，系统应该能够实时分析和处理大量的数据，尽快给出故障的定位和原因，并给出修复的建议。
系统应该具备高效的算法和优化技术，以确保快速而准确的故障诊断结果。
准确性是电力系统故障诊断Expert系统的核心特点之一。
系统应该能够识别各种类型的故障，包括线路故障、开关故障、变压器故障等，准确地定位故障的位置和原因。
为了提高准确性，系统需要充分利用实时监测数据、历史故障数据和专家经验，运用机器学习、模式识别等技术进行数据分析和特征提取，从而快速而准确地诊断故障。
最后，系统的可靠性是确保电力系统故障诊断Expert系统能够稳定运行的重要因素。
系统应该具备容错性和自动恢复机制，能够应对潜在的故障和错误，并尽快修复。
此外，系统的界面和交互设计应该简洁明了，易于操作和使用，方便维护人员进行故障诊断工作。
为了实现这些特点，电力系统故障诊断Expert系统的设计和开发需要综合运用多个技术和方法。
首先，数据采集和处理技术是关键，能够提供准确的故障数据和实时监测数据。
其次，模式识别和机器学习技术能够从海量数据中提取故障特征，并根据模型进行故障诊断。
高压断路器机械故障诊断技术研究
高压断路器机械故障诊断技术研究摘要：现如今我国正处在经济不断发展的背景之下，因此对于高压电力行业发展方面提出了新的要求。
高压断路器机械故障诊断技术需要进一步的进行推动，因为高压断路器为电力系统运行过程中进行供电提供保障。
但是在断路器使用过程中可能会出现一些其他设备缺陷或者部件老化现象，从影响断路器工作的可靠性，电力系统出现故障问题，可能会造成严重的经济损失。
针对断路器运行状态方面需要进行实时在线检测工作，根据故障诊断技术来对潜在的故障和缺陷进行有效的判断，可以对设备故障的定位进行有效的分析，从而进行断路器的检修工作。
关键词：高压断路器；机械故障；诊断技术引言电能对于我们社会和人们的日常生活来说具有重要的作用，因此我国电网在范围方面也在不断的扩大，针对电力系统的安全标准需要进一步的提升，对电力系统定期开展维护工作，有效保障电力供应。
电力企业需要提高自身的服务质量，做好日常的维护工作，有效的保障人们日常对于电能的需求。
1高压断路器的原理断路器主要是应用于接通或者断开电路的情况之下，通过继电保护装置来对电路进行及时的断开，对于高压断路器控制方面需要进行加强才能够避免线路出现短路问题，如果故障出现，需要把高压断路器相关电流进行及时的切断，有效的保护继电器的装备不被发生破坏。
对于高压断路器处于合闸状态，需要通过相关的绝缘工作来保障断路器不会出现永久性的故障，采取措施对故障及时的进行清除。
故障的发生之后需要进行断开，断开之后需要经过一定的时间来保证电压恢复情况，并且不容易发生击穿现象，对于高压断路器的应用主要体现在以下两个方面：(1)高压断路器的控制。
高压断路器应该和电力系统进行密切的结合，关于电气设备和相关电路都能进行有效的推进。
(2)高压断路器的保护作用。
对于电力系统出现故障情况可以通过高压断路器自动保护装置来对系统进行切断，可以避免事故扩大化。
2高压断路器的主要故障(1）绝缘故障。
高压断路器最经常发生的故障就是绝缘故障，主要原因是由于爆炸和电压击穿现象从而导致的故障问题。
故障诊断专家系统的设计与实施方法研究
故障诊断专家系统的设计与实施方法研究故障诊断是指通过对故障进行检测、判断和解决的过程。
在工业制造中，故障诊断是一个重要的环节，它可以帮助企业提高生产效率、降低成本、减少故障带来的损失。
随着人工智能的不断发展，故障诊断专家系统成为一种常见的工具，它利用专家知识和推理技术来进行故障诊断。
本文将介绍故障诊断专家系统的设计与实施方法。
一、故障诊断专家系统的设计方法1. 知识获取故障诊断专家系统的设计首先需要收集和获取相关领域的专家知识。
这可以通过面对面的专家访谈、文献研究、案例分析等方式来完成。
专家知识是系统的核心，它是基于多年经验积累的宝贵资源，必须准确地获取和整合。
2. 知识表示获取到的专家知识需要进行适当的表示和组织，以便于专家系统的使用和推理。
常见的知识表示方法包括规则表示、框架表示和网络表示等。
规则表示是一种基于条件-动作对的形式，可以方便地进行推理和解释。
框架表示则是一种用于表示对象和概念的通用模型。
合理的知识表示能够提高专家系统的诊断效果和可解释性。
3. 推理机制专家系统的推理机制是其核心组成部分，通常采用基于规则的推理、基于案例的推理、基于模型的推理等。
基于规则的推理是最常见的方式，它通过匹配规则库中的规则，进行前向或后向的推理过程。
基于案例的推理则是通过比较和匹配已有案例，进行相似案例的故障诊断。
而基于模型的推理则是构建一个系统模型，通过比较实际数据和模型预测结果来进行故障诊断。
4. 用户界面设计一个好的用户界面设计可以提高专家系统的易用性和用户体验。
用户界面应该清晰、简洁、直观，并提供必要的帮助和反馈信息，使用户能够轻松地使用专家系统进行故障诊断。
二、故障诊断专家系统的实施方法1. 数据采集与预处理故障诊断专家系统实施的第一步是采集相关数据，并进行适当的预处理。
数据采集可以通过传感器、设备监控等方式进行，获取的数据需要进行滤波、降噪和归一化等处理，以便于后续的分析和建模。
2. 特征提取与选择从采集到的数据中提取合适的特征是故障诊断的关键一步。
机械电气系统设计及常见故障的诊断方法分析
机械电气系统设计及常见故障的诊断方法分析摘要：在科技快速发展中，电气工程呈现出复杂化的局面，唯有保障电器工程安全，充分了解电力系统，才能更好的发挥机电一体化技术价值。
文章以机械电气系统的组成出发，介绍了电气系统设计的一般原则，以分析设计、逻辑设计作为切入点讨论具体的设计思路；分析了各种常见的机械电气系统故障，提出各类故障诊断技术和诊断实施的先后顺序，为国内的机电行业发展提供支持。
关键词：机械电气；系统设计；常见故障；诊断方法引言现代化机械设备的精密程度越来越高，要想进一步保障机械生产的安全与效率，需利用机械电气安全控制系统实现控制设备的整个电气系统，以及优化配置、管理生产资源。
目前，部分行业使用的机械电气安全控制系统仍处于初级阶段，存在线路繁琐、故障频发率高等安全隐患，无法满足现代化工业生产的需求。
1研究背景电气系统组成。
电气系统被称为低压配电系统，主要用于生产、分配、输送电能。
按功能划分，电气系统可分为四个部分，分别是电源线路、仪表、照明系统、指示器。
现阶段，应用最多、最常见的电气系统是12伏特和24伏特的单线制直流电气系统。
总开关、起动机、发动机和蓄电池组成直流电源。
机械工程中常用仪表有四种，分别是变矩器油温表、电压表、冷却液温度表、传感器。
由于电气系统中有较多种类的仪表，每一种仪表的功能有所不同。
因此，工作人员需根据机械设备选择适合的仪表。
电气工程照明系统不仅仅有二十四小时照明功能，还能根据信号灯对当前设备存在的故障发出警示。
电气工程照明系统包含四个部分，分别是工作灯、后组合灯、前组合灯、报警灯。
在设备运行过程中，照明系统仅发挥照明作用，如电气系统出现故障，照明系统就会发挥警示作用。
指示灯是电气系统中最常见的部件。
2机械电气系统故障2.1常见故障类型（1）破坏性故障和非破坏性故障。
这种类型的故障划分方式以机床与工件是否受到破坏为参考点。
当机床或工件因破坏性故障而损坏时，一般禁止维修。
遇到非破坏类故障时则需要采取相对应的措施进行处理。
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高压断路器机械故障诊断专家系统设计
摘要：高压断路器安全可靠运行具有十分重要的工程意义，在调研高压断路器
常见机械故障类型的基础上，探讨了不同故障产生的原因。
目前国内外高压断路
器机械故障诊断技术，从机械故障特征量的提取以及故障识别的角度进行了分析。
最后综合高压断路器机械故障诊断技术发展现状，指出了目前机械故障诊断急需
解决的问题及其发展方向。
关键词：高压断路器；机械故障；故障诊断
高压断路器是电力系统中重要的电力设备，当电力系统出现短路等异常情况时，断路器的拒动﹑误动﹑慢动和三相不同期性等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可以引起设备爆炸。
断路器操作时发出的机械振动信号是一个包含丰富信息
的载体，它含有大量的设备状态信息。
高压断路器是一种瞬动式的机械，在动作时，具有高强度冲击、高速的特点，这样强烈的冲击振动在传感器测量上比较容
易实现，因此通过测量振动信号就可以进行断路器的故障诊断。
一、断路器机械故障及其产生原因
高压断路器机械状态十分复杂，某一种故障对应了机构的多种状态特征；同时，机构的某一状态特征发生变化对应的故障原因或故障点也不可能是惟一的。
从传动机构到操作机构故障，从部件松动到润滑失效均会导致机械故障。
常见的
操动机构有电磁操动机构、弹簧操动机构以及液压操动机构。
不同操作机构失效
现象大致可分为拒动和误动两大类，根据实际操作经验和理论分析结果，将电磁
操动机构断路器故障详述。
电磁操动机构断路器故障分类。
电磁操动机构断路器
异常现象可分为拒合和拒分两类，误动包括合后即分和无信号自分2 类。
1）拒动，拒合。
① 铁心不启动。
二次回路连接松动；辅助开关未切换或者接触不良；直流接触器接点被灭弧罩卡住或者接触器吸铁被异物卡住；熔丝熔断；直流接触
器电磁线圈断线或烧损；合闸线圈引线断线或线圈烧损；2 个线圈极性接反；合
闸铁心卡住均等导致铁心不启动。
② 铁心不启动，连扳机构不动作。
合闸线圈
通流时端子电压太低；辅助开关调整不当过早切断电源；合闸维持支架复归间隙
太小或未复位；合闸脱扣机构未复归锁住；滚轮轴合闸后扣入支架深度少或端
面磨损变形扣不牢；合闸铁心空行程小，冲力不够；合闸线圈有层间短路；开关
本体传动机构卡涩等故障均导致铁心不启动，连扳机构不动作。
拒分。
① 铁心
不启动。
二次回路连接松动或接触不良；辅助开关未切换或接触不良；熔丝熔断；铁心卡住；线圈断线或烧损；2 个线圈极性接反等均能够导致铁心不启动。
② 铁
心启动，脱扣板未动。
铁心行程不足；脱扣板扣入深度太深；线路内部有层间短
路等均能导致铁心启动，脱扣板不动。
③脱扣板已启动。
机构或本体传动机构卡涩。
2）误动。
合后即分。
合闸维持支架复位太慢或断面变形；滚轮轴扣入支架
深度太少；分闸脱扣板未复归，机构空合；脱扣板扣入深度太少，未扣牢；二次
回路有混线，合闸时分闸回路有电；合闸限位止钉无间隙或合闸弹簧缓冲器无缓
冲间隙。
无信号自分。
分闸回路绝缘有损坏造成直流两点接地；扣入深度小，扣
合面磨损变形；分闸电磁铁最低动作电压太低；继电器接点因振动误闭合等会导
致电磁操动机构误动，无信号自分。
二、断路器机械故障检测方法
高压断路器的操作过程伴随着一系列的机械、电气、振动、声音等信号，这
些信号信息包含了整个断路器的运行状态。
通过分析不同状态的机械、振动、声
音和电气信号可以判断断路器的运行状况，对断路器的运行状态进行诊断。
根据
国家有关标准，高压断路器设备机械特性参数包括：分闸时间、合闸时间、分闸
同期性、合闸同期性、开距、超程、刚分（合）速度、平均速度和最大速度等。
高压断路器机械特性在线检测研究方法主要有行程一时间检测法、分合闸线圈电
流检测法、振动信号检测法。
1、行程—时间检测法。
行程—时间特性曲线是表征高压断路器机械特性的重
要参数，典型合闸行程—时间特性曲线。
根据动触头的行程—时间特性曲线再结
合其他参数，可以获得其他机械动作的参数，如动触头合、分闸操作的运动时间
﹑动触头行程﹑动触头的刚分速度和刚合速度及动触头运动的平均速度和最大速
度以及速度—时间曲线等。
动触头是记录断路器分合闸操作最为直接的手段。
目
前工程中通常采用直线式光电编行程—时间特性曲线编码器或者增量式旋转光电
编码器。
将直线式光电编码器安装在断路器做直线运动的机械传导机构连杆上，
旋转式光电编码器安装在断路器机械操动机构的转动轴上，采集传感器测量数据，分析得到行程—时间特性曲线。
对比2 种光电编码器特点，旋转式光电编码器质
量轻，力矩小，可靠性较高，因此应用范围更广。
行程—时间检测法利用断路器
机构的运动轨迹，比较理想地完成了高压断路器机械特性的检测任务。
但该方法
利用信息较少，并且检测结果准确性受现场安装情况影响较大。
2、分合闸线圈电流检测法。
当分合闸线圈中通过电流时，电磁铁产生磁通，在电磁力作用下完成断路器的分合闸操作。
线圈中的电流波形能够反映电磁铁本
身和其控制的锁门或阀门以及连锁触头在操动过程中的工作情况，通过监测分合
闸线圈中电流随时间的连续变化，可获得二次操作回路的状态。
典型开关分（合）闸线圈电流波形。
根据分合闸线圈电流特性波形和铁心运动过程的对应关系，能
够判断断路器操动机构的运行状态如：分合闸时间、分合闸速度、三相不同期性
等一系列机械状态特性参数。
分合闸线圈电流检测法原理简单，较好地实现了机
械状态的在线监测。
但也存在相应不足：首先，电流信号采集环节受放电、磁场
等影响较大，该方法实现在线监测必须要有效果非常好的屏蔽装置。
其次，反映
故障类型有限。
主要反映集中在铁心上的机械故障，不能反映其他的机械故障问题。
3、振动信号检测法。
高压断路器分合闸时，机械操作机构发出的机械振动信号中包含着大量状态信息，通过合适的振动传感器和先进的信号处理方法能够分
析出整个分合闸过程以及断路器的运行状态。
相比分合闸线圈电流检测法，振动
信号检测法测量不涉及电气量，不受电磁场干扰。
传感器安装于断路器外部，对
断路器无任何影响，并且振动传感器尺寸小，工作可靠，价格低廉，灵敏度高。
断路器操作是瞬时性动作，动作时间短暂且无周期性，同时不同振动信号之间也
具有很大随机性，因此要求监测过程采样频率很高。
由于信号处理分析过程较为
复杂困难，目前学术界尚无较为完善的分析处理方法很好地解决断路器机械特性
的精确在线测量和诊断问题。
振动信号在线监测法的研究，国内外均处于积累数
据和探索分析阶段，尚无成熟产品问世。
振动信号检测法充分利用整个分合闸过
程的信息，前景巨大，将成为高压断路器机械状态监测和诊断最有前途的方法之一。
目前高压断路器机械状态在线诊断的研究先后经历了行程—时间检测法和分
合闸线圈电流检测法以及目前研究较多的振动信号检测法。
已经取得了一定突破
性进展，然而目前对断路器机械状态在线监测及故障诊断技术大多基于某种单一
特征量的监测结果，很少对比分析不同种类状态信号的特征并作综合评判。
参考文献
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