高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)簡介
高壓斷路器(或稱高壓開關(guān))它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負(fù)荷電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)通過繼電器保護(hù)裝置的作用，切斷過負(fù)荷電流和短路電流，它具有相當(dāng)完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。
高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與在線監(jiān)測技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)、動(dòng)作過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)對(duì)操動(dòng)機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的故障診斷；實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭電壽命的綜合分析，進(jìn)而對(duì)高壓斷路器存在的拒動(dòng)、誤動(dòng)等隱患進(jìn)行預(yù)警，為高壓斷路器的狀態(tài)檢修提供充分的依據(jù)。
高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)能對(duì)斷路器的開斷電流與開斷次數(shù)、分閘線圈電流、合閘線圈電流、分合閘控制電源電壓、儲(chǔ)能電機(jī)電流、儲(chǔ)能電機(jī)電源電壓、斷路器輔助接點(diǎn)、儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助接點(diǎn)、觸頭行程以及機(jī)械振動(dòng)等重要狀態(tài)信息進(jìn)行在線監(jiān)測，適用于不同10kV～500kV電壓等級(jí)的SF6及真空高壓斷路器，能同時(shí)對(duì)一個(gè)變電站內(nèi)多臺(tái)斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與診斷，監(jiān)測數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程上傳。
系統(tǒng)采用傳感器體外安裝方式，無需更改運(yùn)行中高壓斷路器的機(jī)械部件及控制系統(tǒng)接線，對(duì)高壓斷路器運(yùn)行無影響，安全可靠，能夠有效地提高對(duì)高壓斷路器的監(jiān)測和管理水平。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖所示，系統(tǒng)包括主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、分布式監(jiān)測裝置三部分。
分布式監(jiān)測裝置又稱下位機(jī)，由單片微機(jī)系統(tǒng)組成，安裝在各監(jiān)測斷路器處，主要完成斷路器各電氣參數(shù)、機(jī)械參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，并通過通訊系統(tǒng)總線，按照特定的通信規(guī)約將數(shù)據(jù)上傳給主站系統(tǒng)。通信系統(tǒng)基于485總線和以太網(wǎng)，用于下位機(jī)與主站系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)。主站系統(tǒng)主要完成與下位機(jī)的通訊、數(shù)據(jù)的分析處理、運(yùn)行參數(shù)波形曲線的顯示、報(bào)表的顯示打印、綜合診斷分析、下位機(jī)的監(jiān)視等功能。
主站系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。串口通信驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)硬件層收發(fā)串口數(shù)據(jù)，101協(xié)議驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)鏈路層通信過程控制及數(shù)據(jù)幀收發(fā)，用戶數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)各子站用戶數(shù)據(jù)的交換，并同數(shù)據(jù)庫及顯示操作界面交互，參數(shù)計(jì)算驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)進(jìn)行各參數(shù)計(jì)算并同數(shù)據(jù)庫及顯示操作界面交互。

軟件層次結(jié)構(gòu)

1.３ 系統(tǒng)功能
1、對(duì)斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測和診斷。
1）、監(jiān)測量：
（1）斷路器合、分閘線圈電流；
（2）分合閘控制電源電壓；
（3）斷路器動(dòng)作過程機(jī)械振動(dòng)；
（4）斷路器動(dòng)作行程；
（5）斷路器輔助接點(diǎn)動(dòng)作。
2）、診斷分析與預(yù)警、報(bào)警
（1）斷路器動(dòng)作過程特征參數(shù)計(jì)算
（合閘時(shí)間、分閘時(shí)間、同期性、分合閘行程、超行程、分合閘速度、振動(dòng)局部能量最大值等）；
（2）斷路器動(dòng)作過程特征參數(shù)趨勢(shì)分析；
（3）斷路器動(dòng)作記錄及統(tǒng)計(jì)；
（4）斷路器動(dòng)作過程特征參數(shù)越限預(yù)警；
（5）斷路器動(dòng)作故障報(bào)警。
2、對(duì)斷路器觸頭電壽命進(jìn)行監(jiān)測和診斷。
1）、監(jiān)測量：
（1）斷路器開斷電流、開斷次數(shù)；
2）、診斷分析與預(yù)警、報(bào)警
（1）斷路器電壽命計(jì)算（電磨損、?∫i2dt）；
（2）斷路器電壽命（觸頭磨損）趨勢(shì)分析；
（3）斷路器電壽命參數(shù)越限報(bào)警。
3、對(duì)斷路器儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測和診斷。
1）、監(jiān)測量：
（1）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)工作電流、動(dòng)作時(shí)間；
（2）儲(chǔ)能電機(jī)電源電壓。
2）、診斷分析與預(yù)警、報(bào)警
（1）儲(chǔ)能動(dòng)作過程特征參數(shù)計(jì)算（儲(chǔ)能時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)等）；
（2）儲(chǔ)能動(dòng)作過程特征參數(shù)趨勢(shì)分析；
（3）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程特征參數(shù)越限預(yù)警；
（4）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)故障報(bào)警。
1.4 對(duì)高壓斷路器常見故障的診斷方法
1、操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分
1）、常見故障：
分合閘控制電源故障，分閘線圈、合閘線圈損壞，機(jī)械部件損壞，機(jī)構(gòu)卡滯等，造成高壓斷路器拒動(dòng)、誤動(dòng)、動(dòng)作性能下降等。
2）、診斷方法：
通過分合閘控制電源電壓，分析分合閘控制電源是否存在故障。
通過分閘線圈電流、合閘線圈電流、分合閘控制電源電壓，分析分閘線圈、合閘線圈是否存在損壞。
通過斷路器輔助接點(diǎn)、觸頭行程、機(jī)械振動(dòng)，分析分合閘時(shí)間、同期性、分合閘速度等，判斷機(jī)械部件是否有損壞，機(jī)構(gòu)是否有卡滯等。
2、斷路器觸頭部分
1）、常見故障：
觸頭機(jī)械磨損、電磨損，造成高壓斷路器開斷性能下降、甚至無法開斷等。
2）、診斷方法：
通過斷路器開斷電流和開斷次數(shù)，判斷斷路器觸頭電壽命。
3、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)部分
1）、常見故障：
儲(chǔ)能電機(jī)損壞，儲(chǔ)能電機(jī)電源故障，機(jī)械部件損壞，機(jī)構(gòu)卡滯等，造成高壓儲(chǔ)能電機(jī)拒動(dòng)、無法儲(chǔ)能等。
2）、診斷方法：
通過儲(chǔ)能電機(jī)電源電壓，分析儲(chǔ)能電機(jī)電源是否存在故障。
通過儲(chǔ)能電機(jī)電流，分析儲(chǔ)能電機(jī)線圈是否存在損壞。
通過儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)，分析儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件是否有損壞，機(jī)構(gòu)是否有卡滯等。
斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)部分、儲(chǔ)能系統(tǒng)部分、斷路器觸頭部分的故障，都可能造成高壓斷路器拒動(dòng)、誤動(dòng)、動(dòng)作性能下降等整體故障。