智能断路器在线监测技术交流

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合闸机械特性
合闸机械特性反应断路器关
合性能。主要采集断路器的 开距、超程、合闸时间、合
闸速度、合闸位移—时间曲
线，合闸电流曲线。
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线测温原理，监测断路器六个触头
温升。 优点：抗干扰能力强，绝缘性能好 无线测温方式：采用数字温度传感 器，可以与处理器进行双向通讯。
优点：安装方便，响应速度快。
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真空度检测
真空灭弧室内的绝缘强度与真 空度有关，真空度低劣的真空 灭弧室不能开断短路电流，甚 至不能开断负荷电流。 采用电容传感器，将灭弧室内 屏蔽罩上的交流电位和高频脉 冲电位作为检测对象，结合在 线监测方法耦合电容法和电光 变换法来监测灭弧室内真空度
4、专家系统
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产品展示
断路器二次电信号采集板：主
要用于采集断路器的电压和电流
功能板：处理机械特性的机械 板，无线测温板（或光纤测温
板），真空度检测板；
控制板：主要接收功能板上传 的数据，以及与液晶显示，上位
(4) 功能板通过转接板与主控板连接，转接板采用欧式96针端子，采用 插拔式结构，便于扩展； (5) 主控板与功能板之间采用CAN总线通讯，较其他总线有更好的实时 性 和可靠性； (6) 上下位机之间采用485通讯方式，上位机可以进行大量的数据存储和 查询。
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设计方案
合闸电流
霍 尔 元 件 传 感 器
分闸电流 控制电压 储能电压 储能电流 储能时间 合/分时间 人机界面
机械板 MAC
数据处理
控制中心 上位机综合 分析处理模 块
角位移 传感器 半导体 温度 传感器
ຫໍສະໝຸດ Baidu
合/分速度 超行程 开距 触头温度 1、数据采集 2、信号分析 3、数据分析 温度板 T1\T2
实时采集断路器合分闸电参量、机械特性参量、触头温度数据，通过数据信 号处理单元及专家系统单元对断路器整体状态进行评估及故障诊断。一共经过 四个模块：数据采集模块、信号处理模块、数据分析模块、专家系统模块。
数据采集装置
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机械特性
机械特性可以直接反映出断路器的机械状态，提前发现拒动、误动等故 障征兆，并及时发出报警，有效提高电力系统的运行可靠性，继电保护的 动作准确性。 通过在断路器主轴的同心轴上安装角位移传感器，将断路器主轴和分闸 动作时转过的角度转换为电压信号，经过处理之后得到断路器主轴角位 移—时间曲线，从而得到动触头直线位移—时间曲线，从而提取合分闸时 间、速度、开距和超程。
历史数据存储与查询
电动进出
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取得成果
智能断路器申请两项发明专利和两项实用新型专利。
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谢谢大家
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分闸机械特性
断路器分闸机械特性反应断
路器开断性能，分闸主要采 集断路器开距、分闸时间、 分闸速度、分闸位移—时间 曲线，分闸电流曲线
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触头温度
光纤测温方式：光纤直接浇铸在断 路器固封极柱中，采用半导体光纤 测温传感器，应用DPS分布式光纤在
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运行状态
通过霍尔电压和霍尔电流传
感器采集断路器的控制电压、
储能电压、合闸电流、分闸 电流和储能电机电流，上电 显示电压信号，并能提供断 路器的合分状态和合分次数， 让用户对断路器的机械寿命 有一个总体认知。
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机之间的通讯；
液晶显示部分。
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产品特点
(1) 在线监测断路器电参量、机械参量、触头温升和真空度； (2) 对断路器电动底盘车有逻辑控制功能，检测断路器触头位置；
(3) 断路器触头温升可以采用光纤测温和无线测温两种方式；
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2012年某供电公司压开关柜故障统计表
故障类型 机构缺陷 行程装换开关故障 接头（插头）发热 刀闸本体故障 10kV(次) 34 6 5 4 20 kV(次) 0 0 0 0 合计（次） 34 6 5 4 占比 62.96% 11.11% 9.26% 7.41%
避雷器故障
柜内PT故障 柜内CT故障 其他
械寿命预测结果；
提供历史数据查询和报表 打印功能
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产品亮点
可视化人机界面
功能稳定，成本较低
机械特性在线监测
PCI插槽设计，有利于功能拓展
合分闸、储能电机电流监测
技术特点
电寿命评估
梅花触头温度监测
故障自诊断专家系统
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专家系统
专家系统：应用人工智能短发对断 路器的弹簧机构、分闸机构、合闸 机构、合闸线圈、分闸线圈、储能 电机进行状态评估，然后对断路器
有一个综合状态评估，告知用户断
路器目前运行状况，从而实现预警 和报警功能，并能在故障时刻给予 自诊断意见。
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智能断路器在线监测技术交流
正泰电气股份有限公司输配电研究所总经理 李水清 （高级工程师）
2013年09月17日
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目
录
研究意义 设计方案 产品展示 产品亮点 取得成果
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0 0 7.41%
其中由于机械和发热因素造成的故障占比高达83.3%，因此针对10KV中压开关 柜开展机械特性和触头发热的实时监测对保障电网安全稳定运行意义十分重大。
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设计方案
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人机界面
可视化的人机界面：
显示断路器的总体运行状 态；
显示断路器的电参量、机
械参量和温度数据； 显示断路器行程时间曲线， 温升曲线 键盘操作功能：控制电动 底盘车 专家系统：为用户提供报 警、预警信息
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参数设置
可以根据用户需求设置断路器阈
值：包括机械阈值(合、分闸速度 上限、下限）、温度阈值（上限 值和下限值）、真空度阈值。 此外，也可以对时间和屏幕参数 进行设置。
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上位机
具有故障报警（指示灯） 和键盘控制功能； 能够显示数字化测量的各 种信息参数； 能够显示角位移和对应直 线位移行程曲线； 绘制断路器状态劣化趋势 图，并给出电寿命 和机
变化情况。
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控制单元
控制单元：提供断路器底盘
车自动控制功能，监测触头
位置状态 对故障信号给出开出量信号， 同时预留多路开入量和开出 量接口，便于功能扩展
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