本课题是国家“十一五”科技支撑计划项目“矿井通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警系统”(项目编号：2007BAK29B05)子课题“矿用高压配电装置状态监测及故障预警系统的研究”的延续,是针对目前矿用高压真空配电装置缺乏全面、有效的状态监测及故障诊断,以致于无法预测电气故障并及时排除隐患这一问题提出的。随着大采高综采工作面生产技术的发展,采煤机和刮板输送机总装机功率不断增大,越来越多的煤矿井下采用10kV电压直接供电,随着电压等级的提升,给煤矿井下供电系统带来了严峻的考验。矿用高压真空配电装置作为矿井数量最多的高压电气设备之一,其整体性能和运行状态的好坏直接关系到煤矿井下供电系统的安全性和可靠性。但是,由于矿用高压真空配电装置所处环境恶劣,负荷变动大,缺乏对自身的参数监测和状态评估,只能依靠传统的计划检修来保证其运行正常,然而矿用高压真空配电装置在运行期间因自身故障导致的煤矿安全事故频频发生,是煤矿供电系统的重大安全隐患。由此可见,研究矿用高压真空配电装置故障检测方法对煤矿安全生产、提高经济效益具有极其重要的现实意义。针对当前矿用高压真空配电装置存在的问题,本文就其状态监测及故障检测方法进行了系统研究,主要研究内容如下：在现场调研和查阅资料的基础上,研究了高压真空配电装置的常见故障,分析了各故障特征,确定了矿用高压真空配电装置运行状态和各种故障的检测参量,包括真空断路器的振动信号及动作信号、二次回路分合闸线圈电流及储能电容电压、三相触头电流、真空灭弧室真空度、隔离触头温度。针对各故障特征参量的特点,分析了目前高压真空配电装置故障检测方法的优缺点,确定了本系统各故障特征参量的在线提取方法,选取了相应的传感器及安装位置。针对故障检测技术要求,提出了矿用高压真空配电装置故障检测系统的整体方案,设计了高压侧无线检测子电路和低压侧检测系统主电路,其CPU分别为C8051F020单片机和TMS320F2812DSP芯片,通过nRF905无线通讯模块实现了高低压检测隔离。自主设计研制了一种红外温度传感器和一种真空度传感器,提出了一种温度补偿方法,满足了高压侧的隔离触头温度和真空灭弧室真空度检测要求。在硬件电路的基础上,根据软件设计原则和技术要求,编制了下位机应用程序,主要包括数据采集程序、数据处理程序和通讯程序。数据采集程序实现了分合闸时期的快速采集和运行时的状态数据采集,数据处理程序实现了温度补偿运算、信号滤波和短时能量运算,通讯程序制定了nRF905无线通讯协议和RS-485主通讯协议,实现了各模块的数据传输。在实验室对红外温度传感器、真空度传感器和故障检测系统进行了硬件电路调试,对设计的数据采集、预处理和通讯程序进行了在线调试,整体安装后进行了工业耐压试验,试验结果表明：本系统方案设计合理、检测量全面、硬件性能可靠、软件功能完善,能够快速、准确地检测各故障特征量,为高压真空配电装置的寿命评估奠定了坚实的基础。