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摘要：随着经济和各行各业的快速发展，断路器的机械结构在动作过程中会产生包含丰富信息的振动信号，并且这种振动信号在断路器各部件间进行传播时不会发生太大的损耗，十分有助于传感器的高效捕捉，除此之外，还可灵活的选择传感器的安装点，为安装提供便利。因此，在对断路器的机械故障进行诊断时，利用振动信号这一方式十分常见。目前振动信号的采集技术已较为完善，目前研究的重点相对集中在如何对信号进行分析和处理。通常情况下，经振动信号检测装置采集到的数据维数较高，而相应的机械状态的内在维数较低，两者之间并不统一。因此，断路器故障特征提取指的是通过利用各种方法，在低维的特征子空间将振动信号检测装置采集到的高维数据进行反映，然后从中提取特征向量；而断路器故障识别，即在低维的特征子空间中通过分类器进行分类。
关键词：断路器；故障提取；故障识别
引言
随着社会的不断发展，我国经济也在不断进步，人们在日常生活和工作生产中都离不开电能的使用，且对它的需求也越来越大，因此所需的电能消耗日益增多，电网的荷载量也在逐渐增加，对人们的生产生活都造成了一定的威胁。因此，电网需要进一步扩建来保证人们的安全用电，基于此，描述高压断路器的基本工作原理和作用，并对其常见的故障进行分析。
1高压断路器的主要故障
1.1拒动故障
一般情况下，高压断路器对电流的控制主要是通过分合操作，一旦发生拒动故障则断路器不进行分合操作，就容易出现越级跳闸的情况，这样会使故障面积变大。一般造成拒动故障的主要原因分为机械和电气两种原因。机械原因主要发生在生产、制造、安装、检修等过程。由于操作机构的传动系统发生故障从而引发断路器发生拒动故障，其中具体的故障可能为零件损坏、移位、变形等。电气原因主要是由辅助回路或电气控制发生故障。其具体故障主要为保险丝烧断、二次接线故障、辅助开关故障、操作电源故障等等，其中辅助开关故障虽然表现为二次故障，但实际上是转换接点不灵造成的，二次接线故障主要是断线或二次线接触不良所导致的。
1.2绝缘故障
高压断路器发生的最频繁的故障之一为绝缘故障。造成这种故障的原因主要为爆炸、电压击穿等绝缘问题，其中更以内绝缘和外绝缘故障为主。造成内绝缘故障的原因是断路器在运行过程中内部出现异物所导致断路器放电，因而造成绝缘故障。造成外接的主要原因是瓷套尺寸和外绝缘泄露比距不符合要求，由于断路器和开关柜不匹配、绝缘距离不足、没有加强绝缘措施等多种原因，导致高压开关柜发生绝缘故障，此外开关柜的元件质量好坏也能造成短路故障。
1.3外力以及其他故障
外力以及其他故障主要为零件损坏和泄露故障，主要表现为液压漏油、气动漏气、断路器漏油等方面。零件损坏主要是密封部件、闸体、传动机构部件等受到损坏。断路器在运行过程中，由于部件本身质量不好或是安装检修出现差错极易使断路器的部件发生损坏，损坏的部件若是没有被及时发现，就会使损坏程度增加，从而导致断路器不能正常运作。比如机构、绝缘拉杆和极柱等如果相关力不匹配，有时就会引起合闸后保持不住立即跳闸的情况。泄露故障主要是由液压漏油和气动漏气所引发的，泄露所造成的原因主要有压力表接口不严、压力泵接口质量不好、阀系统严密不足、密封圈老化损伤等等，另外，环温升高、安全阀动作不正确也会导致安全阀错误，从而引起泄压使断路器发生故障。
2特征提取方法
2.1时频法
时频法同样不在时间域内对采集数据直接进行分析，而是将其转换到时频域，然后从时域和频域两方面同时进行分析，从而完成故障诊断。通常时频法在断路器的机械故障诊断中被广泛使用，这是因为其相较于时域法和频域法诊断更全面，不仅能保留信号中的局部特征，且在进行非平稳振动信号的分析时更具优势。经验模态分解。简称为EMD，被普遍应用于非平稳信号的分析。这是由于EMD具有一定的自适应性，在进行信号分析时，能将其分解为不同的模态分量从而突显局部特征。重庆大学的陈伟根等通过这一方法对信号进行分析处理后，进一步求解各分量的能量熵，以此对特征量进行构造后进行断路器故障诊断。小波分析。简称WT，其具备时频分辨率可变的特性，能够在伸缩、平移等操作下，将小波母函数构建成小波基，以此达到时频局部变换的目的。哈工大著名学者胡晓光等人通过小波分解及重构实现了振动信号去噪的效果。
2.2时域法
时域法是指在时间域内直接对采集数据的分析，主要研究系统的动态性能，能够将如幅值等特征参量的指标提取。短时能量法。简称STE，这种方法在使用时需先将数据进行平方变换，然后利用窗函数滤波获取能量函数序列，从而深入研究分析。相较于其他传统方法还具有信噪比较高的优点。除此之外，将短时能量法与分辨系数等参数结合，还能应用到提取振动事件的幅值和起始时刻等信息的变化情况。包络分析。通常情况下，信号包络会随着振动信号的改变相应发生变化，当振动信号发生突变时相应的信号包络随之发生显著变化。因此，常常通过包络分析进行振动事件的信息提取。我国西安交大的著名学者张国钢等人在分析采集数据时通过经验模态分解，将较好时间分辨率的模态分量进行提取，再利用分量包络提取时间信息，最后将其与标准值比对，从而完成断路器的故障诊断。
3防范措施
设计单位要严格执行国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》中关于高压开关柜的条款，以及相关规程、规范的要求。制造单位应严格落实制造过程中每一个环节的工艺要求。设备管理单位要做好新设备入网验收工作。设备运维单位要继续做好开关柜的清扫维护工作，应做好高压室的密封，确保高压室内的空气湿度不超标；做好开关柜内温湿度监测，全面改善开关柜运行环境，主要措施如下。（1）为改善高压室的密封状况及空气湿度，在封堵电缆沟孔洞的同时，可在高压室安装工业除湿机。（2）除开关柜中现有的加热器外，可在断路器室及电缆室加装专用除湿装置（长投）及温湿度计（运维人员巡视时定期做好记录），同时考虑在开关柜顶部的泄压盖板上安装微型换气扇。（3）预防高压断路器拒动定期对断路器开展防拒动检查，做好机构箱应有的通风和防潮措施；辅助开关应安装牢固，防止因多次操作松动变位；分、合闸铁芯应动作灵活，无卡涩现象，以防拒分或拒合。
结语
高压断路器的正常运行影响着配电系统的正常运行，因此，为保证电力的正常供应需要不断研究，并解决高压断路器出现了问题。为了促进电网的有效发展，满足社会对电能的基本需求，高压断路器应该不断发展，保障我国配电系统的正常运行，使电力系统能够更加安全。
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