真空断路器在线监测系统研究
西安交通大学年国家级大学生创新训练项目名单
国创支持
201410698032
电信学院
黄兰清
二次电子发射系数测试结果的数据拟合分析
吴胜利
国创支持
201410698033
电信学院
李风彬
染料敏化太阳能电池的深入研发
阙文修
国创支持
201410698034
电信学院
李欣桐
基于IMU和DCM算法的四轴飞行器建模仿真与制作
蔡远利
国创支持
201410698035
周一成
含银MgO-含锶羟基磷灰石纳米复合薄膜的溶胶-凝胶法制备与生物学性能
付涛
国创支持
201410698046
生命学院
荣誉
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌适配体的筛选
孔令洪
国创支持
201410698047
生命学院
刘小东
基于视频的无创连续血压测量方法研究
周秦武
国创支持
201410698048
生命学院
郝弄箫
人类基因组罕见突变的关联分析方法及软件实现
航天学院
李成海
基于压电材料正压电效应的移动电子设备供能装置研究
罗亚军
国创支持
201410698036
数学学院
马楚焱
基于神经网络模型的西安市空气质量预报与评价方法研究
祖建
国创支持
201410698037
数学学院
周海威
联合投影数据的医学图像边缘检测
刘峰
国创支持
201410698038
管理学院
林伟佳
丝绸之路经济带建设中的会计服务研究
附件1：
2014年西安交通大学国家级大学生创新训练项目
项目编号
学院
项目
电力系统中断路器的在线自动监测系统
电力系统中断路器的在线自动监测系统摘要：在电力系统中断路器的重要性不言而喻，其有效的切换设备是工作与停止这两种状态，断路器工作是否正常直接影响着电力系统的运行，而当前使用断路器在线自动检测系统来进行断路器控制电路的监测，该系统包括一套全新的数据采集电子设备，它处在断路器上，来获取电力系统实时运行的数据信息，而本文重点论证了该系统的结构组成，以期可为相关工作者提供一点借鉴。
关键词：电力系统断路器自动监测控制随着信息技术、网络通讯技术及微电子技术、光电技术的不断发展，及IEC61850标准的进一步推广应用，变电站自动化系统已经步入了数字化时代。
而断路器的在线自动监测系统是智能变电站中几项重大技术之一，而采样值、跳合闸命令呈现数字化、开关位置动态信息，网络传输等均使得变电站系统出现了重大变革，进而对变电站断路器状态在线监控方案也出现了一定的影响，因此对电力系统中断路器的在线自动监测系统进行研究具有一定的意义。
1 断路器所谓断路器其是电力系统中重要组成部分，它的运行正常是电力供应保持持续性的关键，在电力系统中必须使用断路器，使用它来对负载电流进行控制及将系统中的故障部位及时断开。
通常来说，安装好断路器之后，它的使用寿命大约为40年，当断路器处在开关调度强烈的转换站时，其运行状态必然频繁出现改变，但是断路器并不具备智能，它是利用保护继电器来完成执行动作的，首先由保护继电器将系统中的故障检测出来，其次将对应的断路器打开以隔绝故障，最后使得系统可安全运行，另外，短路器是由电力系统工作人员进行远程操作或者现场维护人员进行操作，如果断路器不能按照命令进行开合，那么必然会导致操作开关出现中断，进而造成不完整的控制动作产生或致使解除故障失败，最终使得故障存在时间远远的超出了系统可承受的故障时间。
另外断路器的误操作可能引起系统功能出现不利变化，导致系统处在不正常状态，也可能引起停电故障。
2 系统组成结构在线自动监测系统分为两大部分：（1）硬件部分，主要包括智能电子设备和数据存储计算机通信；（2）软件部分；对具有相同动作的断路器运行的实际情况进行自动分析。
真空断路器触头电磨损的在线监测算法
真空断路器触头电磨损的在线监测算法关建平(巴彦淖尔电业局,内蒙古临河 015000) 摘 要:真空断路器在线监测一直是电力系统十分关注并亟待解决的问题。
电磨损是真空断路器在线监测的重要参数之一。
真空断路器电磨损主要指灭弧室、灭弧介质和触头的电损耗。
通常认为起决定作用的是触头的电磨损。
触头电磨损主要表现为触头的净损失、触头材料的金属转移和化学腐蚀。
影响触头电磨损的主要因素有电流的大小、燃弧时间的长短以及触头材料、磁场结构、弹跳性能等。
本文基于影响断路器电寿命的主要因素,论述了断路器电寿命在线监测的多种计算方法及各自特点。
关键词:真空断路器;在线监测;电寿命;算法 中图分类号:T M561.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0062—03 随着电力系统开关设备的无油化进程,真空断路器凭借自身的诸多优点,迅速广泛地被应用于电力系统中。
在我国中压领域中,真空断路器已占到80%以上。
2000年我国真空断路器的产量已占全部中压断路器产量87.36%,2004年占有率为98.85%。
在真空断路器使用数量迅速增长的同时,由于其维护量小、检修周期长等特点,容易使用户忽略其存在的电寿命问题。
而随着时间的推移,首批被应用的真空断路器逐渐步入老龄化,问题日益突显,应当引起足够的重视。
真空断路器具有很长的电寿命,一般满容量开断30次以上,额定电流下开断10万次。
影响电寿命的主要因素是电磨损,包括灭弧室、灭弧介质、触头3方面,通常认为起决定作用的是触头的电磨损。
影响触头电磨损的主要因素有电流的大小、燃弧时间的长短以及触头材料、磁场结构、弹跳性能等。
本文基于上述各种影响因素,介绍了真空断路器触头电寿命在线监测的各种计算方法及其特点。
1 真空断路器触头电磨损在线监测算法1.1 累计开断电流法电弧的烧损与电流大小有很大关系,可以用累计开断电流的办法反映触头烧损状况。
计算公式为:Q =∑Ni =1Ii(1)其中Q 为总的电磨损量;I 为每次开断电流的有效值;i 表示第几次开断;N 为断路器总开断次数。
真空断路器毕业论文
摘要真空断路器作为一种优点较多的开关设备，不管是在电力系统还是牵引供电系统中，都得到了广泛的应用。
因为其灭弧能力强、电气寿命长、现场维护方便、技术含量高等优点，在中低压设备中常作为首选。
但是在我多年的工作中，也遇到了许许多多真空断路器存在的问题，例如由于真空断路器灭弧能力过强导致其用在电容补偿系统中时就经常产生截流过电压，从而导致电容器的损坏，引起母线避雷器的频繁动作。
真空灭弧室在工作中需要保持较高的真空状态，而大气压力的存在对其密封性提出了很高的要求。
由于真空灭弧室漏气的问题仍然不能解决，现在的技术监测手段又不过关，周期性的预防性试验又不能与时的发现真空灭弧室运行中存在的隐患，所以真空断路器在运行中因真空灭弧室真空度下降引起的故障时有发生。
我在朔黄铁路肃宁分公司工作的几年中共发生了5起因灭弧室真空度降低导致的灭弧失败而引发真空断路器烧毁，保护越级动作，事故围扩大。
在机械结构上，由于真空灭弧室动静触指采用的是面接触，这就要求开关闭合后需要一定的超程来保证接触压力，使断路器的结构变得复杂，操动机构容易损坏，分合闸偶尔出现拒动等问题。
本文通过阐述真空断路器的工作原理和部分事故案例，探讨解决这些问题的方法和措施，以达到电力系统安全运行的目的。
关键词：真空断路器；真空灭弧室；真空度下降；事故案例分析目录摘要I目录I第一章真空断路器的结构和工作原理11.1真空断路器的基本组成11.2真空灭弧室的构成与作用1第2章真空断路器存在的问题22.1真空灭弧室的问题22.1.1 事故案例一22.1.2 事故案例二42.2操动机构的问题72.2.1合闸弹跳对真空断路器的影响72.2.2 超行程与接触压力对真空断路器的影响8 第3章故障原因分析83.1故障原因分析一83.2故障原因分析二83.3故障原因分析三9第4章解决问题的对策94.1提高真空灭弧室的生产工艺94.2提高断路器的整体装配质量104.3选择合适的操动机构和真空灭弧室104.4避免开关柜主回路磁场对灭弧室磁场的影响104.5增加真空度在线监测装置104.5.1 灭弧室真空度在线监测工作原理104.5.2 在线监测解决的现场问题124.5.3 我的在线监测设计思路12结论14参考文献14致14个人简介错误!未定义书签。
真空断路器灭弧室检测技术的发展及应用
真空度离线检测方法
优缺点 成本低、方法简单，有累积损坏效应，且不能判断临界状态的灭弧室 重复性好，但无法检测全封闭真空开关 触头开距控制灵活，但是工作电流大，难以推广使用 系统复杂，1Pa以下测量误差大 系统复杂 可不拆卸灭弧室，但测量结果受触头表面分子吸附层影响 现场干扰因素较多 X射线吸收剂量受到电场及压强的影响,具有放射性 触头表面分子吸附层影响测量结果
放电的屏蔽罩电位法、高频脉冲法、基于潘宁放电原理的检 测方法等[21-24]。
光电变换法利用“电光效应”原理，检测光传感器在不 同电场中光学性能的变化来判别真空状态的，再经光纤传到 低电场区或控制系统中进行检测，适用于10-1Pa以上的真空 度。该方法的缺点在于元件成本高、不适于大批量使用、工 作稳定性差[25]。
六氟化硫断路器。真空断路器的核心器件是真空灭弧室，其
磁控放电法通过向灭弧室同时施加强电场和强磁场，
开断能力取决于真空度，真空度良好的灭弧室，具有较强的
检测离子电流，根据离子电流与真空度的关系，判断真空度
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电流切断能力，能够在切断高压后，迅速熄灭电弧并抑制电
大小。此种方法测量精度高，是目前真空度检测最佳方法之
流。但是，灭弧室在工作过程中会产生一系列的化学、物理
一。适用于10-1~10-5Pa真空度的检测。
反应，致使真空度有所下降，导致开断能力减弱，甚至出现
测试原理如下图所示。
不能正常开断电流的现象。有文献指出，当真空灭弧室内部
真空度处于0.01~1Pa之间时，真空断路器将会失去高频电流开 断能力[1-2]。因此，为了保证真空断路器的正常运行，灭弧室
0 引言 真空断路器因其优良的开断能力、体积小、无污染等特
拉开至额定距离，逐渐增大出头间的电压，若能承受规定电 压1min，即为合格，若击穿则真空度不合格。这种方法只能
在线监测的原理及方法
高压设备绝缘在线监测原理及方法目录第一章概述 (3)1.1高压电气设备绝缘在线（带电）监测目的和意义 (3)1.2带电测试、在线监测项目与预防性试验规程的对比 (4)1.3 输变电设备在线监测的技术要求 (7)第2章电气设备油中溶解气体监测原理及方法 (9)2.1变压器油中溶解气体在线监测的油气分离技术原理 (9)2.1.1真空脱气法 (9)2.1.2振荡脱气法 (10)2.1.3高分子平板膜脱气法 (10)2.1.4动态顶空脱气（吹扫－捕集） (11)2.1.5中空纤维膜脱气 (12)2.2混合气体分离技术 (13)2.3变压器油中溶解气体在线监测的气体检测技术原理 (13)2.4 典型装置及应用实例 (15)2.5 以油中特征气体法诊断故障的方法及应用 (17)2.6 油中特征气体组分比值诊断方法 (18)第3章变压器局部放电在线监测原理及方法 (21)3.1 脉冲电流法 (21)3.2 超声法 (22)3.3 超高频法 (24)3.4 局部放电监测抗干扰技术 (27)3.5 典型应用实例 (27)第4章变压器套管（容性）设备绝缘在线监测 (29)4.1 电容性设备绝缘结构及绝缘参数 (29)4.2 电容性设备在线监测的基本原理及方法 (29)4.2.1 过零比较法（相位差法） (29)4.2.2 谐波分析法 (30)4.2.3小波分析法 (31)4.2.4相对差法 (31)4.3 介损监测的稳定性分析 (31)4.4 典型应用实例 (32)第一章概述1.1高压电气设备绝缘在线（带电）监测目的和意义随着电网的不断扩大，电网故障的影响面也将不断增大。
输变电设备是构成电力网的基本要素（元件），也是构成电力网事故的主要源头。
部分运行时间较长的设备，因外部环境、制造中留下的缺陷、运行中的电、热、机械力等应力长期作用，其绝缘强度不断下降，产生的潜伏性故障发展到一定程度，必将引起设备故障并有可能扩大为电力网事故。
断路器机械特性的在线监测
汇报人：日期:CATALOGUE目录•断路器机械特性监测概述•断路器机械特性监测方法•断路器机械特性在线监测系统•断路器机械特性在线监测案例分析•断路器机械特性在线监测的挑战与未来发展•断路器机械特性在线监测的应用前景01断路器机械特性监测概述延长设备使用寿命通过对断路器机械特性的监测，可以预测设备的使用寿命，及时进行维护和更换，延长设备的使用时间。
提高设备运行安全性通过对断路器机械特性的实时监测，可以及时发现异常情况，避免因设备故障导致的安全事故。
提高设备运行效率通过对断路器机械特性的实时监测，可以及时发现设备故障，避免因故障导致的停机时间，提高设备的整体运行效率。
离线检测一些先进的电力设备厂家采用离线检测的方式，通过将设备拆下送至专门的检测机构进行检测，以获取更加准确的设备状态信息。
人工巡检目前大部分电力设备厂家采用人工巡检的方式对断路器机械特性进行监测，通过定期检查和记录设备的状态，判断设备是否正常。
在线监测随着技术的发展，一些电力设备厂家开始采用在线监测的方式，通过安装在设备上的传感器实时获取设备运行状态信息，及时发现设备故障。
随着人工智能技术的发展，未来断路器机械特性监测将更加智能化，可以通过智能算法对设备运行状态进行准确判断。
智能化监测随着物联网技术的发展，未来可以通过远程监控的方式对电力设备进行实时监控和管理。
远程监控通过实时监测断路器机械特性，可以预测设备的维护需求，提前进行维护和更换，避免设备故障对生产造成影响。
预测性维护断路器机械特性监测的发展趋势02断路器机械特性监测方法通过图像处理技术识别和监测断路器的机械状态。
详细描述利用摄像头捕捉断路器的运动和状态变化，通过图像处理技术对捕捉到的图像进行分析，提取出关键特征，如位置、速度、加速度等，以实现对断路器机械状态的监测。
通过分析断路器运行过程中产生的声音信号来监测其机械状态。
详细描述在断路器运行过程中采集声音信号，利用信号处理技术对采集到的声音信号进行分析，提取出关键特征，如频谱、振幅等，以实现对断路器机械状态的监测。
真空断路器真空度在线监测装置
真空断路器以其断弧能力强、耐压高、结构简单及无污染的特点在中压系统中大量应用。
真空灭弧室是真空断路器的核心部件，其真空度的下降会导致绝缘性能的下降，断路器丧失断弧能力，给电网带来危害，由于真空度下降是一个持续而缓慢的过程，因而在线监测断路器的真空度具有重要的工程实践意义。
国内外在这方面做出了不少研究，已提出的监测方法有放电发声法[1]、电光变换法[2]、耦合电容法[3]、旋转式电场探头法[4]等，但这些方法大多仍处于实验室研究和初步应用阶段，尚未大规模应用。
当真空度下降到一定程度，灭弧室内部电极与屏蔽罩间发生局部放电，并伴随有放热、发声、电磁辐射等信号产生。
本文设计了一种利用非接触式传感器捕捉局部放电产生的电磁波信号在线监测装置。
1检测原理真空灭弧室内真空度下降，导致真空绝缘水平降低，严重时将导致换流失败，造成重大损失。
图1为帕邢曲线，描述了气体起始放电电压（击穿电压）与间隙距离及真空度的对应关系。
由帕邢曲线可以看出，在间隙距离不变的条件下，当灭弧室内压力升高到达拐点，放电电压急剧下降，直到到达帕邢曲线最低点；而后随着压力升高，起始放电电压逐渐回升直到正常绝缘水平。
真空灭弧室根据适用的电压等级不同，构造不同，间隙距离也不相同。
对适用于各场合的真空度最大允许值，根据我国部标中的规定，对于3.6～40.5kV 电压等级的真空断路器，真空度允许的最大值约为1.33×10-2Pa 。
当真空泄露开始，其持续过程十分缓慢，在到达真空度严重恶化并引发换流失败之前，经历时间从几小时到几个月不等。
因此，真空泄露往图1电压等级和起始放电压力的关系（帕邢曲线）Fig.1Relationship between voltage level and initial discharge pressure真空断路器真空度在线监测装置窦春梅1，陈谦1，潘绍松2（1.河海大学能源与电气学院，江苏南京211100；2.南京南电继保自动化有限公司江苏南京211153）摘要：为满足对真空度断路器实时检测的需求，利用电磁波检测法实现了真空断路器真空度在线监测装置。
断路器在线监测与故障诊断系统的研制
断路 器动 触 头行 程 、 断路 器母 排 端 子 温升 ， 经过 调 理 电路 后 送 入 以数 字信 号 处理 器 Ｔ Ｍ￥ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２为核 心 的 Ｄ Ｓ Ｐ最 小 系统 ， 实现
科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第２ ９ 期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
科 技 创 新
断路器在线监测 与故障诊 断系统 的研制
刘 佰 强 赵 敏
（ １ 、 渭南光明 电力集 团有限公 司 ， 陕西 渭南 ７ １ ４ ０ ０ ０ ２ 、 扶风县供 电公 司， 陕西 宝鸡 ７ ２ ２ ２ ０ ０ ）
断路器机械特性各相关参量的实时采集、 处理 ， 再通过 Ｃ Ａ Ｎ总线和 Ｒ Ｓ ４ ８ ５串行 总线送给上位机 。上位机故障诊 断系统采 用一种 改进 型 的神 经 网络 ， 以 实现 断路 器故 障 的 快速 诊 断 和 专 家 系统 的知 识 库 知 识 获 取 功 能 。经 测试 ， 该 系统能 够 有 效反 映断 路 器 实
际运 行 情 况 ， 对 机械 故 障进 行 正 确 判 断 。 关键 词 ： 断路 器 ； 在 线 监测 ； 故 障诊 断 引言 ，
国际大电网会议对高压断路器可靠性所做的 ２ 次世界范围的调查 及我 国电力部 门对高 压开关 事故 的统计分 析均表 明 ，高压 断路器 的大 多数故障（ 主要故障的７ ０ ％和次要故障的 ８ ６ ％） 发生在机械机构。主要 涉及操动机构、 监视装置和辅助装置等， 大多数是由于机械特陛不 良造 成的， 如拒分 、 拒合或不能开断等。其它灭弧、 绝缘故障 占较小 的比例， 发热故障比例更低。 高压断路器机械故障所造成的事故在次数 、 事故所 造成 的停 电时间上均 占总量 ６ ０ ％以上［ １ １ 。因此 ， 及 时了解 高压 断路器 的 机械工作状态对提高供 电可靠性有重要的现实意义 ，并可以减少盲目 定期检修带来的资金浪费目 。 本文研制一套基于 Ｄ Ｓ Ｐ的机械特洼． 监 测与 故障诊断系统 ， 能够对合（ 分） 闸回路电流、 三相合闸同期性 、 断路器动触 头行 程 、 断路 器母排 端子温 升进行监 测 ， 并能通 过人工 智能 混合技 术对 机 械故障进行 诊断 。 １断路 器机 械特 ｌ 生 与故障 诊断系统框架 要实现高压断路器的机械特 『 生 与故障诊断系统，需要有传感器将 高压断路器的信号采集 ，之后将信号由信道送入后 台机进行特征量提 取及故障诊断日 ， 其系统结构框图如图 １ 所示 ， 本文以 Ｖ Ｓ １ 型高压真空 断路器为研究对象， 下位机是以数字信号处理器 Ｔ Ｍ ５ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８
真空断路器状态在线监测系统探讨
真空断路器分 、 闸机械特性参数包括 ： 合 刚分与 刚合 速度 、 闸与 分 ５硬 件 设 计 ． 合闸平均速 度、 分闸与合 闸最 大速度 、 闸与合 闸时间 、 分 触头 开距 、 触 Ｃ Ｎ作为一种有效 支持分 布式通信 的现场总线 ．具有高 的可靠 Ａ 头超程 、 触头 行程、 触头 弹跳时间 、 头反弹幅值 、 触 分闸与合 闸不 同期 性 和实时性 ． 同时又有简单 、 易用 以及性价 比高 的优点 ， 能够完 成现场 性 、 圈电流 和主回路 电流 和电压 。断路器机械部 分的磨损 、 线 疲劳老 监测单元 与管理设备之 间的数字通信 ， 沟通现场监测单元 和更 高管理 化、 生锈 、 阀的缓 慢动作 以及零件装配 不当等均会影 响断路器 的机械 层 网络之 间的联 系， 真正做到 “ 分散处理 ． 中管理 ” 集 。基 于以上原 因 ， 特性 ． 测开关动作 的行程——时 间特 性 ． 监 提取各 种机械特性 参数并 本设计选择 Ｃ Ｎ总线作为监 测单元 通信模块 的解决方案 Ａ 分析其变化可发现较多机械故障隐患 。 并可预测可能 的故 障部 件。监 ６ 软 件 设 计 ． 测线圈电流波形的变化可 以诊断 出断路器机械故障 的趋势 ． 断路器 对 本文软件设计采用结构化和模块化设计 。 系统 中主程序主要完成 中发生几率危害最大的拒动、 误动故障的诊断尤为有效。 系统 自检 、 初始化 、 故障处理 以及协调各功能模块等功能。 各功能模块 ３关键参数 的确定 ． 主要完成对所测信号进行采样 、 存储 、 计算和输 出控制 、 显示等功能。 ３１ 位 点 的 确 定 ．换 合 闸采样 程序主要 是采集合 闸过 程中电流 、 电压 、 动触头行程等 换位点的确定是设计的一大难点 ． 它涉及多个机械特性参数 的计 信号 。 另外还特别记 录用 作机械特性计 算的起始点 和换位点 ． 包括合 算， 如分、 合闸时间 ， 不同期性 等。 本设 计 以分 、 闸线圈中通过电流的 闸线 圈电流的起始时刻 以及动触头位 置 ． 合 首相合 闸时亥及位置 ． ４ 三相 瞬间作 为分 、 闸动作的起始 时间。 合 由于是以真空断路器为监 测对 象 ． 全合时刻及位置 测 量断路器 的机械 特性 ． 开距 和超程是 已知的 ． 以通过记录动触 头 所 分闸采样程序 的作用与合闸采样程序类似 ． 但记 录的对象稍有不 动作过程 中的位移和时间点就可以确定 每一个 点的速度 ． 因此本设计 同 。除电流 、 电压 、 动触头行程等信号外 ， 记录的主要是分 闸线 圈电流 以达 到超程位移时的时间点作为刚分、 ０ 冈 合换位点 的起始时刻 以及动触头位置 ．首相辅助触点状态变化 的时刻及位置 ． ３２位移量 的确定 ． 三相辅助触点状态变化的时刻及 位嚣。 在 时间量和对应 位移量确定 的前提下 ， 程 、 行 超行程 以及开距 等 Ｃ Ｎ通信程序主要包括 Ｃ Ｎ模块 的初始化 、发送数据和接 收数 Ａ Ａ 参量依次可求 出。 从合 闸前 的稳态位置 到合 闸后 的稳态位置之 间的位 据程序 。其 中， Ａ Ｃ Ｎ模块的初始化在 主程 序的开头进行 ， 完成包括模 移量 之差 ． 即是触头合 闸行 程； 闸前 的稳 态位置 到分 闸后的稳态 式寄存器 、 从分 控制 和状 态寄存器 、 发送缓 冲寄存 器 、 接收缓 冲寄存器 、 波 位置之 间的位移量 之差 ， 即是触 头分 闸行程 。三相触头全接触开始 到 特率控制寄存器 、 中断状态和控制寄存器的定义。 发送到 Ｃ Ｎ总线上 Ａ 合 闸后 稳态位置 的位移 量之差 ， 即是合闸超行 程 ． 行程 和超程之差 即 的数据是 由单片机 内 Ｃ Ｎ控制器 自动完 成的 ．发送程序只需将待发 Ａ 为触头开距 。 本设计合 闸超行程 的起始点是 由最后一相 主回路 导通 的 送 的信息帧送到 Ｃ Ｎ控制器发送缓冲区后 ， Ａ 启动发送命 令即可 。 Ａ ＣＮ 时刻对应 的位移确定 的 数 据接收采用 中断方式其 余部分在主程序 中循环执行 ．信 息从 Ｃ Ｎ Ａ ３３ －速度量 的确定 总线到 Ｃ Ｎ接收缓冲 区是 由 Ｃ Ｎ控 制器 自动完成 （ Ａ Ａ 下转第 ４ ４ ） １页
真空断路器调研报告
真空断路器调研报告真空断路器调研报告一、引言真空断路器是电力系统中常见的一种断路器，用于保护电路免受过流和短路等故障的影响。
在这份调研报告中，我们将对真空断路器进行详细调研，从其原理、分类到应用领域等方面进行分析和总结。
二、真空断路器原理真空断路器是利用真空质量很好的绝缘性能和真空中电子缺乏的特性，通过打开和关闭真空开关来实现对电路的开闭。
当电流通过断路器时，瞬间产生的电弧会在真空中被扑灭，从而保证电路的可靠性和安全性。
三、真空断路器分类根据功能和性能，真空断路器可分为高压真空断路器和中压真空断路器两种。
高压真空断路器适用于额定电压大于1000V的电路，而中压真空断路器适用于额定电压在1000V以下的电路。
四、真空断路器的优势1. 安全可靠：真空断路器在断电时能迅速切断电流，防止短路和过电流的发生，保护电路的安全性。
2. 质量轻、体积小：由于采用真空绝缘技术，真空断路器具有体积小、重量轻的特点，便于安装和维护。
3. 寿命长：真空断路器没有电弧与触头的接触，因而其寿命长，能满足电力系统的长期使用需求。
4. 对环境友好：真空断路器不会产生有害气体和杂质，对环境无污染。
5. 可靠性高：真空断路器在运行过程中，由于真空的优异性能，其动作速度快，运行稳定可靠。
五、真空断路器应用领域真空断路器广泛应用于电力系统的各个环节，如发电厂、变电站、输电线路等。
在发电厂中，真空断路器可用于电缆、发电机、变压器等设备的保护；在变电站中，真空断路器可用于电力系统的开关控制；在输电线路中，真空断路器可用于保护线路的安全运行。
六、真空断路器发展趋势随着电力系统的发展和对电力设备需求的增加，真空断路器的需求也在不断增加。
为了满足各种电力需求，真空断路器正在朝着高压、大容量、小尺寸、智能化等方面进行研究和改进。
七、结论真空断路器是电力系统中不可或缺的重要设备，具有安全可靠、质量轻、体积小、寿命长、环境友好和可靠性高等优势，广泛应用于发电厂、变电站和输电线路等领域。
永磁真空断路器在线监测的探讨
Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ３ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ
・
研究与分析 ・
低压 电器 （ ２ ０ １ ３ Ｎｏ ． １ ２ ）
永 磁 真 空 断 路 器 在 线 监 测 的 探 讨
马 诚 ’ ， 付 周 兴’ ， 李 忠 ， 刘 宝祥
（ １ ． 西安科 技 大 学，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４；
２ ． 新疆 新华 能 开关有 限公 司 西安研发 中心 ，陕 西 西安
断路器 。
（ １ ． Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ． Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ＆ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｅ ｎ ｇ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｇ ｅ ａ ｒ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ，
基于永磁机构真空断路器的智能监测与保护装置的研究
３ 智能监测与保护装置的工作原理。电压 、 ． １ 电流变送器将采集来的信号都 转换成 Ｏ ｌ ～ Ｖ的 电 信号 ，经过多路模拟开关 Ｃ ４ ５ 送至仪用放大器 Ｄ０１ Ａ ６ ０产生 ｏ５ Ｄ ２， ￣ ｖ的电压信号送入 Ｃ Ｕ进行 ＡＤ采样。单片机每周期采样 Ｐ ／ １ 个点 ， ２ 然后对采样的电压信号进行运算滤波 ， 计算电压结果大 于 １ ５倍额 ． １ 定电压时 自动显示过电压， 过压保护动作； 计算 电 结果小于 ０ ５倍额定电 ． ７ 压时自动显示欠电Ｊ Ｃ Ｕ同时对采样的三相电流信号进行运算滤波， 矗 Ｐ 计算 电流结 果任 何一 相 大 于 ８ 额定 电流 时 ， 倍 自动 显示 短 路 ， 并在 ２ ０ ｓ 分断 ０ｍ 内 真空断路器 ； 电流结果任何一相大于 １ 倍 以上额定电流时， 计算 ． ２ 依据反时限 原则 ， 显示 过载 ， 开开 关 ， 而达 到保 护 的 目的 。 自动 并断 从 ３ 硬件系统的设计。 ． ２ 本智能监测与保护装置集监测 、 、 保护 控制、 通信 、 故障 记录及查询等功能于一体， 对电压 、 电流等模拟量进行实时采样 ， 及时采集开 关的工作状态并显示各种控制和故障信号。 同时， 可以和上位机进行通信， 而 且具有 良好 的人机 交互 功能 。此 系统硬 件部 分采 用模块 化 设计 思想 ， 为模 分 拟量输入模块、开关量输入输 出模块、 Ｐ Ｃ Ｕ最小工作系统模块 、０扩展模块 Ｉ ／ 主 （ 包括键盘 、 液晶显示器 ）通信模块 、 电路模块等 ， 、 执行 系统硬件框图如图 ２ 相应 的 内部 任务 ， 程序 流程 图如 图 ４所示 。
，
号， 采用 Ｙ ＿ ｗＬｕ电压变送器采集电压信号， 采集的电流、 电压信号直接经过 变 送器 变成 １ Ｖ的电压信 号 ， 经过 测量放 大送 往 Ｃ Ｕ进行 处理 。２开关 量 Ｐ ） 输人 输 出模块 。开 关量输 人模 块使用 光耦 隔离 电路 ， 出模 块用 于触 发 电力 输 电子开关器件以控制分 、 合闸线圈的通断电 ， 当发生故障时 自动跳闸 ， 对电路 进行保护。３Ｃ Ｕ最小工作系统模块。Ｃ Ｕ最小工作系统包括 Ｃ Ｕ、 ）Ｐ Ｐ Ｐ 串行时 钟部分和故障存储部分。Ｃ Ｕ选择龇 公司生产的 ＰＣ ６ ８ ７ Ｐ Ｉ Ｉ Ｆ ７ Ａ芯片． 这种 单片机能够充分满足设计要求 的精度和处理速度 。串行 时钟 部分采用 ＨＴ ３ ０ 片 ， Ｔ ３０是 Ｈ Ｌ Ｅ １８ 芯 Ｈ １８ Ｏ Ｔ Ｋ公 司生产 的带 秒 、 、 、 星期 、 、 分 时 日、 月 年 的串行时钟保持芯片；故障存储部分采用 Ｆ ４ ６ 芯片，Ｍ２ Ｃ ４是用先 Ｍ２ Ｃ ４ Ｆ ４６ 进的铁电技术制造的 ６ Ｋ ｉ的非易失性的记 体 ， ４ ｂｔ 并且可以像 Ｒ Ｍ一样快 Ａ 速读写 ， 数据存掉电后可以保存 １ 年。 ０ 故障存储部分可以方便地对过去发生 的故障进行查询 ，供维修人员参考。４Ｖ ）Ｏ扩展模块 。本 Ⅳ ０扩展模块包括 ８ ５ Ａ扩展电路 、 ２５ 键盘和液晶显示部分 。键盘部分用来设定电流 、 电压整定 值、 复位、 主机及从机选择等 ， 液晶显示部分显示运行状态 、 参数和故障信号。 正常工作时， 显示电压等级、 三相电流值 、 绝缘电阻值和控制状态； 故障时， 显 示漏电 、 、 短路 断相 、 过负荷 、 欠电压 、 过电压等故障状态及故障参数值 的大 小， 可大大提高判断故障和排除故障的效率， 缩短供电系统的停电时间。 ） ５通 信模块。 通信部分选用可远距离传输数据的 Ｒ ４ ５ Ｓ ８ 双工串行通信接口， 通过 Ｒ ４ ５将现场参数送往矿局域网， Ｓ８ 网内用户可以在任意时刻检查电气设备的 运行隋况。 ） ６永磁机构执行电路模块 。 永磁机构驱动部分电路的控制对象是 双线圈结构 ， 主回路的等效电路如图 ３ 所示。 正常 上电后储能电容器充电， 且 实时检测电容器的电压。 当电容电压满足动作要求 ， 且接收到合 、 分闸指令时 导通合 、 分闸线圈 ， 驱动永磁机构动作， 并通过检测开关位置量的变化 ， 判断 合、 分闸是否成功。 由于分、 合闸电流幅值较大， 且操作频率不是很高， 所以选 用单体 ＩＢ Ｇ Ｔ作为开关器件 ， 其驱动电路采用 Ｅ Ｂ ４ 。 Ｘ ８ １ ３ 软件设计。 ３ 根据智能保护器的控 制要求 ， 在软件实现过程 中， 把任务 分成内部任务和外部任务两种。 内部 任务包括 ： Ｄ转换部分 、漏电闭锁 、 Ａ Ｔ 电流 保 护 、 ／保 护 、 控 线 路 检 测 电 远 和开 关量 输 入 。外部 任 务包 括 ： 盘 键 操作 、 显示和通信。对电流和电压采 样时 ， 每周期采样 １ ２个点， 即两个采 样点 之 间间 隔 １ ７ ， ． ｍｓ在此 时 间段 可 图 ３驱动 主 回路 的 等效 电路 原理 图 ６ 安排 一 任 务。 外部任 务具 有优先 级 且有相应 的标 志位 ， 主程 序 中首先 执 蛆 在 行优先级最高的外部任务， 执行后就把该任务标志位清零。在执行外部任务 过程中， 定时器计时 １ ７ 后产生采样中断， ． ｍｓ ６ 程序转入中断服务程序并执行
断路器在线监测数据采集系统中的应用研究文档
断路器在线监测数据采集系统中的应用研究文档————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：摘要：介绍了断路器在线监测数据采集系统的功能特点及硬件构成，分析了采用大规模可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）实现系统的功能扩展和逻辑控制的优势，详细论述了如何利用CPLD 实现CPU外围器件片选、I/O和通信功能扩展、大容量存储器的扩展.逻辑仿真及硬件调试结果表明,CPLD能很好地实现系统的逻辑功能，采集系统逻辑设计合理可行，该器件的应用既简化了电路的设计，又提高了系统的可靠性。
基于CPLD＋CPU模式的系统结构必将在电力设备在线监测领域获得广泛的应用。
关键词：大规模可编程逻辑器件；数据采集；断路器；在线监测本文介绍了基于大规模可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable LogicDevice)为CPU协处理器的断路器在线监测数据采集系统,简化了系统的硬件设计，提高了系统的稳定性，并使系统维护方便,有效地实现数据采集与存储上传的并行通信,具有功能集成度高、编程方便的优点.1断路器在线监测数据采集系统基本功能1。
1系统监测基本参量[1］a。
监测断路器开断电流，送主CPU进行断路器触头电寿命预测计算.b。
监测故障线路母线电压。
c。
监测断路器合5 分闸线圈电流，监测电磁铁及所控制的锁闩或阀门及连锁触头等在操作过程中的工作情况.d。
监测断路器合5 分闸线圈电压,监测控制回路与电压是否正常e。
监测断路器分5 合闸时间及合5 分位置.f. 监测断路器动作次数统计.g。
监测液压或气压机构启动次数,根据记录的启动次数，估计出机构的漏油或漏气情况.1.2采集系统实现的功能数据采集系统可实现存储、开出告警、遥信、系统自维护、网络通信及可扩充功能.2系统硬件工作原理及结构框图数据采集系统结构框图如图1所示。
基于dsp2407的断路器机械特性在线监测系统
应用科技基于D SP2407的断路器机械特性在线监测系统蔡亮(江苏海事职业技术学院电气工程系，江苏南京211170)隙要】本文介绍了基于T M S320F2407D SP的真空断路器断路器规械特|巨在线监测系统的研制与开发。
对系统构成、硬件纽戍和软件设计作了详细说．磷。
现场试验表明该系统较好实现了溃I量、保护、监控与通信等功能具有广蛹的应用前景。
p∈键词】在线监溅；D SPF2407；现场总线断路器性能的可靠性关系到电力系统的安全运行。
调查数据表明，80％的高压断路器故障是由于朝械特性不良造成的。
对高压断路器机械特性实施在线监测，对降f瞅备故障率，提高电力系统的安全性和可靠性具有重要的现实意义。
本文研制的机械特性在线监测系统核心监测单元以Tl公司的高性能数字信号处理器TM$320F2407作为主控制器，完成对了真空断路器的动触头行程信号和分合闸线圈电流信号的检测，实现了械特性参数的测量、显示、数据通讯功能。
1在线监测系统的硬件设计1．1传感器的选型系统通过在主轴安装连动装置，将主轴的角位移转换成与动触头相对应的直线位移，选取了W D25型精密直滑式导电塑料电位器测量。
该传感器线性度为0．1％，输出平滑性为0．1％，最大反应速度为10m／s，满足真空断路器速度测量要求．可精确检测动触头速度和行程。
测量分、合闸线圈电流采用K D G H SD2型跟踪型翟尔电流传感器，该型传感器采用了霍尔磁平衡原理，电气绝缘和抗干扰能力都很强。
在断路器分合闸操作回路安装传感器，传感器的输出由信号调理电路转换为0—3V电压隹÷号供D SP2407采样。
12基于D SP2407的智能监测模块设计系统设计中采用了监测断路器分合闸线圈电流、主回路相电流、动触头行程来诊断其机械性能。
断路器智能监测单元是系统的核心，采用模块化结构，包括D SP2407最小系统(含通信模块)、液晶显示模块、信号调理和电源模块等，图1为在线监测单元陔心硬件结构。
断路器机械特性在线监测的研究
断路器机械特性在线监测的研究发布时间：2022-01-19T02:23:20.633Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：程欣王强[导读] 近年来，由于经济繁荣和能源需求增加，提高电力系统的可靠性和经济效益。
断路器的可靠运行作为发电和电力之间的连接对网络安全至关重要。
电力系统中断路器具有两种功能:国网菏泽供电公司山东菏泽 27400摘要：断路器是高压电器中最重要的电力系统，其重要性显而易见。
为了提高其运行可靠性，需要采取必要的检查和维护措施。
其大部分事故都是机械造成的。
因此，研究诊断断路器的机械故障很重要。
在线监测在断路器机械是机构发展的必要趋势，也是智能断路器未来研究的重要内容。
关键词：断路器；在线监测；故障诊断近年来，由于经济繁荣和能源需求增加，提高电力系统的可靠性和经济效益。
断路器的可靠运行作为发电和电力之间的连接对网络安全至关重要。
电力系统中断路器具有两种功能:一是控制，也就是说，启动或关闭某些设备或电路，包括电网运行更换或修理电源；二是保护功能，当电气设备或电路发生故障时，断路器使用继电器保护和自动装置工作。
故障部分迅速从电网中取出，保护电网中的故障部分。
我国电气设施的检修工作目前主要是根据电气预防措施的规定，定期进行预防性试验，以根据试验结果确定设备状况，确定设备长期是否正常运行，并确保不断进行预防试验，对安全运行电力系统的发挥关键作用。
但是，鉴于电力系统的性能、压力和结构复杂性、工农业和能源部门的发展日益重要，越来越有必要制定电力系统的安全和可靠性指标。
这些传统的检测和诊断方法变得越来越困难。
一、断路器机械特性在线监测的目的和意义断路器故障是由于检修错误造成的，在检修过程中完全解体，断路器既耗时又昂贵，而且需要花费断路器成本的三分之一到三分之二。
此外，拆卸和重新安装可能会出现许多缺陷和事故。
同时，统计数据显示，断路器维护费用是变电站的一半以上，其中60%用于小规模维护和日常维护。
断路器机械特性的在线监测
VS
详细描述
基于神经网络的监测方法利用大量的断路 器机械特性的数据作为训练样本，通过神 经网络模型对数据进行学习和训练，实现 对断路器机械特性的预测和评估。该方法 需要大量的数据作为训练样本，并且需要 深入的神经网络训练和优化技术。
03
断路器机械特性在线监测系统设 计
图像采集与处理模块设计
图像采集装置
采用高分辨率、高帧率的工业相机或智能相 机，搭配适合的镜头和光源，以捕捉断路器 在操作过程中的动态图像。
图像处理算法
设计图像处理算法以提取图像中的关键特征 ，如断路器的运动轨迹、速度等，为后续的 神经网络模型提供输入数据。
声音采集与处理模块设计
声音采集装置
使用高灵敏度的麦克风或声学传感器，捕捉 断路器在操作过程中产生的声音信号。
模型的预测精度和泛化能力。
04
断路器机械特性在线监测实验及 结果分析
实验平台搭建与实验设计
实验目的
通过对断路器机械特性的在线监测，了解其运动过程、性能参数及 故障特征，为设备的状态监测与故障诊断提供依据。
实验设备
断路器、传感器、数据采集器、服务器及分析软件等。
实验设计
在断路器操作过程中，利用传感器采集位移、速度、加速度等信号， 通过数据采集器传输至服务器，利用分析软件进行处理和分析。
基于物理模型的监测方法
总结词
通过建立断路器机械特性的物理模型，推导出相关参数进行监测。
详细描述
基于物理模型的监测方法利用断路器机械特性的物理模型，推导出相关参数进 行监测。该方法需要对断路器的物理模型有深入的了解，并且需要设计相应的 传感器和测量系统进行参数测量和评估。
真空断路器电寿命状态监测系统的研究
量， 电流 互 感 器 （ ＣＴ） 出现 不 同 程 度 的 饱 会
比较 低 。
１Ｐ ０ 如 果 它的额定 电流 为６ ０ 它只 能准 ０ ２。 ０ Ａ，
由千 普 通 的 电流 互 感 器 带 有 铁 心 ， 流 过 电
大 时 易饱 和 ， 得 的 数 值 就 与 实 际 值 偏 差 测
很大 。
和 ， 此 用 传 统 的 电寿 命 监 测 方 法 准 确 度 确 地 测 到 ２ 倍 的 额 定 电 流 ， ｌ ｋ 因 ０ 约 ２ Ａ左 右 。
户 的 青 昧 ，目前 更 是 在 ４０． ｋＶ及 以 下 电 ５ 压 等 级 的 市 场 上 占 据 主 导 地 位 。 行 部 门 运 常 将 真 空 断 路 器 在 型 式 试 验 时 通 过 的 机 械 寿 命 次 数 及 额 定 短 路 电流 分 断 次 数 （ 即
的开 断 次 数 来 表 示 ， 于 断 路 器 在 实 际 运 由
寿 命 、 断 短 路 电 流 次 数 以 及 开 断 电 流 开
此 部 分 系 统 包 含 罗 氏 线 圈 、 号 调 理 信 及采集单 元以及光纤合 并处理单元 。
当 前 ， 着 真 空 断 路 器 在 中 压 配 电 系 随 统 中 日益 广 泛 的 采 用 ， 其 电 寿 命 的 在 线 对
工 程 技 术
ＳＩＣ Ｃ ＮＥ＆ＴＣＮ ＬＧ Ｅ ＥＨＯＯ Ｙ
真 空 断 路 器 电 寿 命 状 态 监 测 系统 的研 究
孙 晋 萍 （ 家 电 网 公 司 临 汾 市 电 网 分 公 司 科 信 中 心 国
断路器机械特性在线监测系统设计
断路器机械特性在线监测系统设计摘要：文中对断路器机械特性在线监测技术的关键技术进行了分析，断路器机械特性在线监测技术的设计方法进行了验证，并依据结果进行了监测系统的软、硬件设计，设计完成了儒术先进、效果明显、科学实用的断路器机械特性在线监测系统，为实时监测断路器工作状态，及时发出隐患和故障，确保电力安全做出了积极贡献。
关键词：断路器；机械特性；在线监测；系统；设计前言：断路器在电力电网系统中起着至关重要的作用，它的运行质量直接影响整个电力系统运行的安全性和可靠性。
断路器的机械特性参数是判断断路器运行状态的重要指标，通过对断路器机械特性参数的监测，能够判断出断路器是否在正常稳定运行。
采用传统的离线监测技术对断路器的机械特性进行监测，已经难以满足断路器机械特性监测的实际要求，而在线监测技术可以有效地解决离线监测技术的不足，可以更快速、直观地获得断路器的机械特性。
因此，研究断路器机械特性在线监测的关键技术设计与验证具有重要的现实意义。
1断路器机械特性在线监测技术的关键技术传统的离线机械特性监测通常是用5厘米线性位移传感器测量断路器的行程，并采集三相真空灭弧室的分裂和接通信号。
在此基础上，可以得到刚分点和刚合点的信号，这为断路器各种机械特性的参数的计算提供了可靠的依据，根据信号可以正确表现出断路器机械性能的真实情况。
离线监测技术和在线监测的区别在于传感器是不是安装在断路器内部，对断路器的结构、绝缘和机械特性有没有不良影响。
因此，需要的传感器的体积相对较小，可以快速方便地获得离线测量的刚性点和刚合点信号参数。
断路器的机械特性在线监测需要12 kV 的高电压。
刚性连接点和刚合点的获取也是一个难点。
断路器状态监测的参数主要包括以下几个方面：合闸数据，主要包括合闸线圈电流、合闸速度、合闸方式、行程全长以及开关数据，开关数据主要包括分闸线圈电流、速度、刚度、分闸程度和开敞距离等。
2断路器机械特性在线监测技术的设计方法及验证2.1线性位移传感器在线监测技术的设计方法和验证传统的机械特性测试仪主要采用线性位移传感器在线监测技术来检测断路器的机械特性参数。
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一 个 高阻抗 的支路 ，使一个较小的电流穿过整 个 控 制 回路 （分 闸 、 合 闸 和 储 能 ）， 如 果 控 制 回路断开 ，电流不 能形成 回路，即可发出报警
上述方案各有优劣 ，适用 性与 断路器 的实际结 构 有 很 大 关 系 。
针对 国内外 与断路 器在 线监 测有 关的 各
（２）机械 结构异 常，机构 失灵 、卡涉 ；
扣线 圈 或储 能 电机 ）是 否 工 作 正 常 ； 目前 发 展 前成熟稳定的监测技术方案，并具有较好 的可
（３）一次绝缘 部件异 常，真空度 下降， 成熟 的技术 主要针对直流的控制 回路具有显著 扩展性，可 以根据用户需求集成 、扩展新监测
（４） 真 空 度 监 测 ，主 要 通 过 放 电 现 象 、 的数据 缓冲 区，完 成一系列较为复杂的分析算
为此 ，国内外 的电力主管 部门对 断路器 系统的
（３）机 构 的 运 动 特 性 监 测 ，通 过 配 置 适 采 样频率 要求较 高 （一 般 ＩＯＫＨＺ以上 ）， 同
在线监测一直 比较重视 ；近 年来 ，由于电子、 当的位移、力和振动传感器等 ，可 以测量 出断 时还 需要实时分析和计算波形参数，从采集的
目前对断路器系统地监测和诊 断主要包括如 下
（６）活动连接 部位 的可靠性监测 ， 目前
方 面 ：
较为成熟 的方案 是通过监测断路器上下触头的
（１）控制 回路 的连续 性监测 ，实时监视 接触未知 的温度 ，从而 间接地 反映上述未知的
控制回路的连接线和控制 电源是否正常 ，在控 接触 电阻 。所采用 的技术 多种 多样 ，其中包 括
较大 的提升 。断路器系统是一个复杂 的机 电耦 传感 器，还 可 以测量断路器机构 中关键位置 的 形分析控制 回路的当前状态；为了完成上述的
合的系统 ，对其进行全面监测和诊断涉及 的技 作用力 （如合 闸状态 下的闭合力等 ）。
计算和分 析任 务，数据处理单元需要配置较大
术非常广泛 ；在低压侧 ，断路器有储能 回路 、
信 息 ：上 述 监 测 电路 设计 的 关键 在 于选 择 合 适 项 技 术 ，从 技 术 成 熟 度 、技 术 复 杂 性 和 准确 性
真空 断路器 是 中压输 配 电网络 中最 为关 的 电流 和 并 联 接 入 点 。监 测 电流 的 幅值 应 足够 三方面可总结如表 ｌ所示 。
Ｄａｔａ Ｂａｓｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ· 数据库技术
真空断路器在线 监测 系统研 究
文／徐建 国 陈海 昆 戴云霞 李峰 林坚 蒋珀
表 １：断路器在线 监测技 术综合评价
真空断路 器在中压 （１Ｏ－３５ｋＶ） 配 电 系统 中有 非 常广 泛 的应 用； 真 空断路 器导 致 的各种 故 障对 电 力 系统 的安全 运行具有 重要 影响 ， 为 了提 高电 力 系统 的稳 定 性、可 靠性 ，降低 运 行维 护 费用 ，真 空 断路 器 的在线监 测 系统 的研 制和 使 用得 到 了电力运行 和 管理部 门 的 高度 重视 。本 文在 分析 中压 真 空断路 器在 线监 测 需求 基础 上 ， 提 出了一种 通用 的 中压真 空断路 器 在线 监 测 系统设 计框 架，并 详 细介 绍 了实现 断路 器在线 监测 过 程 中需要 解 决 的若 干软 、硬 件设 计过 程 中 的关键技 术 问题 。根据 本文 技术 方案 研制 的在 线监 测 系 统在 多个 产 品上 已经 成功 应用 ， 功能完善 、性能 良好 、可 靠性高。
绝缘部件性 能降低 ，导致击 穿。
效果 ，可 以识别出脱扣机构的摩擦力、驱动力 ， 功能。
断路器 故障 对 电力系 统 的稳 定运 行 具有 线 圈的阻抗 、感抗 等参数，也可 以对 比历次动
在上述 结构 中，系 统核 心 由两 个 ＳＴＭ３２
非常重要 的影 响，如果在 需要断路器动作时， 作波形 之间的差异并预测 以后的动作趋势 。针 系统组成，控制回路波形采集和分析单元主要
断 路 器 不 能 按 照要 求 正 常 动 作 ， 导 致 的 后 果 一 对储 能机构 ，可 以识别驱动 电机 、储 能机 构、 实现 位移、力、控制线圈 电流波形的采集和实
般 是 灾 难 性 的 ，会 带 来 巨大 的物 质 、经 济 损 失 。 储能弹簧的异常状态 。
时分析。断路器监测系统对电流波形和 曲线的
制回路断开时，可 以提前发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ报警提示 。目前 光 纤 测 温 法 、 声表 面波 测 温 法 、 红 外 测 温 法 、
的技 术方案 主要是在控制回路的适当位置并联 一 次 回路取 电和无 线通信 的接触 式测 温法等。
【关键词 】真 空 断路 器 机 械特 性 在 线监测 断 线监 测
键 的执 行器，断路器的常见故障包括拒分 、拒
小 ，不能导致 电执行器产生动作 。 （２）控制 回路 的波 形监测 ，即在断路器
１ 真 空 断 路 器 在 线 监 测 系 统 的 结 构
合、绝缘、开断故障 ，导致故障的原因主要包
括 ３个 方 面 ：
每次动作时 （分 闸、合 闸、储能 ），记录和分
软件和传感器技术 的发展 ，断路器 的在线 监测 路器动作过程 中的分 ／合 闸速度、开距离 、动 波形数 据中得到分、合闸时间、分合闸速度、
系统也 日趋成熟 ，功 能、精度和性 能也得 到了 作时间、行程、振动频谱等参数 。如果配置力 开 距 、超 行 程 等参 数 ， 需 要 通 过 电压 和 电流 波
在综合 分析 国内外 断路器监测 系统结构 、
（１）控制 系统异常 ，控 制回路断开 或脱 析控制 回路的 电流和 电压信号 ，分析 电信 号的 功能和实现方案基础上 ，本文提 出如 图 １所示
扣器运 动异 常，储 能系统运行异常 ：
波 形 以 判 断 控 制 电路 及 所 控 制 的 驱 动 装 置 （脱 的在线监测系统的结构 。该结构直接集成 了 目