高壓斷路器在線(xiàn)監測系統

1.1 系統簡(jiǎn)介
高壓斷路器(或稱(chēng)高壓開(kāi)關(guān))它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統發(fā)生故障時(shí)通過(guò)繼電器保護裝置的作用，切斷過(guò)負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力，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(xiàn)監測系統采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、數據通信技術(shù)與在線(xiàn)監測技術(shù)，可實(shí)現對高壓斷路器運行狀態(tài)、動(dòng)作過(guò)程的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測；實(shí)現對操動(dòng)機構和儲能機構的故障診斷；實(shí)現對觸頭電壽命的綜合分析，進(jìn)而對高壓斷路器存在的拒動(dòng)、誤動(dòng)等隱患進(jìn)行預警，為高壓斷路器的狀態(tài)檢修提供充分的依據。
高壓斷路器在線(xiàn)監測系統能對斷路器的開(kāi)斷電流與開(kāi)斷次數、分閘線(xiàn)圈電流、合閘線(xiàn)圈電流、分合閘控制電源電壓、儲能電機電流、儲能電機電源電壓、斷路器輔助接點(diǎn)、儲能系統輔助接點(diǎn)、觸頭行程以及機械振動(dòng)等重要狀態(tài)信息進(jìn)行在線(xiàn)監測，適用于不同10kV～500kV電壓等級的SF6及真空高壓斷路器，能同時(shí)對一個(gè)變電站內多臺斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)監測與診斷，監測數據可遠程上傳。
系統采用傳感器體外安裝方式，無(wú)需更改運行中高壓斷路器的機械部件及控制系統接線(xiàn)，對高壓斷路器運行無(wú)影響，安全可靠，能夠有效地提高對高壓斷路器的監測和管理水平。

1.2 系統結構


系統結構圖
高壓斷路器在線(xiàn)監測系統采用分層、分布式系統結構。其結構如圖所示，系統包括主站系統、通信系統、分布式監測裝置三部分。
分布式監測裝置又稱(chēng)下位機，由單片微機系統組成，安裝在各監測斷路器處，主要完成斷路器各電氣參數、機械參數的數據采集，并通過(guò)通訊系統總線(xiàn)，按照特定的通信規約將數據上傳給主站系統。通信系統基于485總線(xiàn)和以太網(wǎng)，用于下位機與主站系統的通訊聯(lián)絡(luò )。主站系統主要完成與下位機的通訊、數據的分析處理、運行參數波形曲線(xiàn)的顯示、報表的顯示打印、綜合診斷分析、下位機的監視等功能。
主站系統軟件層次結構如下圖所示。串口通信驅動(dòng)負責硬件層收發(fā)串口數據，101協(xié)議驅動(dòng)負責鏈路層通信過(guò)程控制及數據幀收發(fā)，用戶(hù)數據驅動(dòng)負責各子站用戶(hù)數據的交換，并同數據庫及顯示操作界面交互，參數計算驅動(dòng)負責進(jìn)行各參數計算并同數據庫及顯示操作界面交互。

軟件層次結構

1.３ 系統功能
1、對斷路器操動(dòng)機構進(jìn)行監測和診斷。
1）、監測量：
（1）斷路器合、分閘線(xiàn)圈電流；
（2）分合閘控制電源電壓；
（3）斷路器動(dòng)作過(guò)程機械振動(dòng)；
（4）斷路器動(dòng)作行程；
（5）斷路器輔助接點(diǎn)動(dòng)作。
2）、診斷分析與預警、報警
（1）斷路器動(dòng)作過(guò)程特征參數計算
（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(guò)程特征參數趨勢分析；
（3）斷路器動(dòng)作記錄及統計；
（4）斷路器動(dòng)作過(guò)程特征參數越限預警；
（5）斷路器動(dòng)作故障報警。
2、對斷路器觸頭電壽命進(jìn)行監測和診斷。
1）、監測量：
（1）斷路器開(kāi)斷電流、開(kāi)斷次數；
2）、診斷分析與預警、報警
（1）斷路器電壽命計算（電磨損、?∫i2dt）；
（2）斷路器電壽命（觸頭磨損）趨勢分析；
（3）斷路器電壽命參數越限報警。
3、對斷路器儲能機構進(jìn)行監測和診斷。
1）、監測量：
（1）儲能機構工作電流、動(dòng)作時(shí)間；
（2）儲能電機電源電壓。
2）、診斷分析與預警、報警
（1）儲能動(dòng)作過(guò)程特征參數計算（儲能時(shí)間、動(dòng)作次數等）；
（2）儲能動(dòng)作過(guò)程特征參數趨勢分析；
（3）儲能機構動(dòng)作過(guò)程特征參數越限預警；
（4）儲能機構故障報警。
1.4 對高壓斷路器常見(jiàn)故障的診斷方法
1、操動(dòng)機構部分
1）、常見(jiàn)故障：
分合閘控制電源故障，分閘線(xiàn)圈、合閘線(xiàn)圈損壞，機械部件損壞，機構卡滯等，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(guò)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(guò)分閘線(xiàn)圈電流、合閘線(xiàn)圈電流、分合閘控制電源電壓，分析分閘線(xiàn)圈、合閘線(xiàn)圈是否存在損壞。
通過(guò)斷路器輔助接點(diǎn)、觸頭行程、機械振動(dòng)，分析分合閘時(shí)間、同期性、分合閘速度等，判斷機械部件是否有損壞，機構是否有卡滯等。
2、斷路器觸頭部分
1）、常見(jiàn)故障：
觸頭機械磨損、電磨損，造成高壓斷路器開(kāi)斷性能下降、甚至無(wú)法開(kāi)斷等。
2）、診斷方法：
通過(guò)斷路器開(kāi)斷電流和開(kāi)斷次數，判斷斷路器觸頭電壽命。
3、儲能機構部分
1）、常見(jiàn)故障：
儲能電機損壞，儲能電機電源故障，機械部件損壞，機構卡滯等，造成高壓儲能電機拒動(dòng)、無(wú)法儲能等。
2）、診斷方法：
通過(guò)儲能電機電源電壓，分析儲能電機電源是否存在故障。
通過(guò)儲能電機電流，分析儲能電機線(xiàn)圈是否存在損壞。
通過(guò)儲能機構輔助接點(diǎn)，分析儲能機構的機械部件是否有損壞，機構是否有卡滯等。
斷路器操動(dòng)機構部分、儲能系統部分、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。