在线监测系统中高压真空断路器的智能研制和故障诊断

在线监测系统中高压真空断路器的智能研制和故障诊断

发表时间：2017-09-04T16:01:14.557Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：庄海璐蒋艳欣[导读] 摘要：我国经济体量的不断增加，区域经济的快速发展，对于电力资源的需求量日益扩大，为了进一步提升国家电力网络的供应能力，实现电力资源的充足、稳定以及安全供应，相关部门以及技术人员着力进行电力网络技术的开发，推动电力网络的智能化。

（国网江苏省电力公司宿迁供电公司江苏宿迁 223800）摘要：我国经济体量的不断增加，区域经济的快速发展，对于电力资源的需求量日益扩大，为了进一步提升国家电力网络的供应能力，实现电力资源的充足、稳定以及安全供应，相关部门以及技术人员着力进行电力网络技术的开发，推动电力网络的智能化。文章以高压真空断路器作为主要研究对象，全面分析现阶段其在运行过程中发生的主要故障类型，在此基础上，以现有的技术为框架，进行在线监

测系统的智能研发与故障诊断机制的构建，以期降低高压真空断路器运行维护成本，着力促进电力网络体系建设的现代化。

关键词：高压真空断路器；在线监测系统；智能开发；故障诊断前言

高压真空断路器作为电力系统的重要构成部分，在控制电路网络关断以及隔离故障电路等方面发挥着关键性的作用，在较长一段的时间内，由于受到技术条件等客观因素的限制，高压真空断路器在进行检修的过程中，往往需要耗费大量的人力资源，对高压真空断路器进行停电试验，并且由于其故障较为隐蔽，难以在较短时间内，进行有效排查与处理，无形之中增加了高压真空断路器故障诊断与维护的时间成本，致使其作用难以得到有效发挥[1]。基于这种情况，技术人员以现有的信息技术、计算机技术等技术手段为支撑，对高压真空断路器的主要故障进行归类分析，在相关原则的指导下，逐步构建起在线监测系统，以此提升高压真空断路器的故障诊断效率，保证其稳定、高效运作，满足电力资源网络运行的客观要求。

1.高压真空断路器主要故障分析

高压真空断路器的正常运行对于提升电力网络的安全性、稳定性以及可靠性有着十分重大的现实意义。对高压真空断路器主要故障的全面分析，能够帮助技术人员进一步理清在线监测系统智能研制与开发过程中的重点环节，实现对设备故障准确实时发现，快速反应，进而为后续高压真空短路故障检修工作的开展提供了必要的技术支持。根据国家电力科学研究院提供的数据来看，2015年我国高压真空断路器故障的类型以及频率如下图所示：

从故障发生的实际情况来看，高压真空短路器的故障位置、故障类型较为多样，这就要求技术人员在进行高压真空断路器故障诊断在线监测系统智能研制的过程中，需要根据主要相关故障类型以及发生频率，采取必要的分析手段，构建起在线监测体系[2]。在线监测体系构建的过程中，要针对性的对各类信号进行必要的监测，例如环境变量、振动信号、分合闸状态、真空度、局部放电、弹簧疲劳程度以及分合闸线圈电阻等信息，采用针对性的监测方式，进行实时监控，一旦发现问题，能够及时进行信息数据的汇总分析，在此基础上实现高压真空断路器故障诊断工作的有序开展。

2.高压真空断路器在线监测硬件系统设置

在线监测硬件系统在高压真空断路器故障诊断中的实现，要充分体现科学性的原则，对高压真空断路器故障诊断的相关内容、在线监测硬件系统工作的定位以及具体职能，进行细致而全面的考量，才能够最大限度地保证在线监测硬件系统能够满足高压真空断路器故障诊断工作的客观要求。高压真空断路器在线监测系统构建的过程中，为了保证故障诊断的有效性，技术人员需要立足于在线监测系统构建的实际需求，进行智能化在线监测系统的总体设置。基于这种考量，技术人员以相关传感器为主要技术框架，确保在线监测系统总体结构设计的科学性。其结构如下图所示：

在总体结构设计的过程中，将高压真空断路器划分为两大部分，下层作为信息数据收集单元，对各类传感器和DSP数据处理单元进行合理优化，确保信息能够在短时间进行快速传输与科学利用，并将处理结果上传到上层结构，借助于相关设备，实现了故障数据的保存、诊断以及现实，进而为后续故障维护工作的开展提供了必要的技术支持[3]。现阶段为了保证提升高压真空断路器在线监测系统工作质量，采取直线位移传感器、振动传感器、霍尔电流传感器以及角位移传感器等多种传感器，构建其科学高效的传感器体系。在实际操作的过程中，直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值，确保对高压真空断路器故障微小电流的监控效果。振动传感器并不是直接将高压真空断路器原始要测的机械量转变为电量，而是将原始测量的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量，提升了在线监测系统的实际应用效果，对高压真空断路器中的机械信号进行实时捕捉。霍尔电流传感器在高压真空断路器在线监测系统中应用，提高灵敏度，使其能够在恶劣条件下，有效提升断路器的稳定性、降低工作电压、减少功耗，构建起现代化的在线监测系统。角位移传感器在实际应用的过程中，采用非接触式专利设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性，对高压真空断路器在线监测系统的构建提供了稳定准确的信息来源。同时为了确保硬件系统设置的科学性，技术人员需要根据实际检测需求，对传感器的类型进行筛选，例如现阶段使用频率较高、效果较高的直线位移传感器、YDG-HSD型霍尔电流传感器等在一定程度上满足了高压真空断路器信息数据收集、汇总以及处理工作的客观需要，提升了在线监测系统的电磁干扰能力，增强了传感器工作的准确性[4]。从传感器类型的选择以及高压真空断路器在线监测结构设置两方面入手，技术人员以现有的技术手段为依据，推动了故障诊断在线监测系统构建工作的有序开展，为高压真空断路器的科学高效应用准备了必要条件。

3.高压真空断路器在线监测软件系统的构建

高压真空断路器故障诊断工作内容多样，信息数据繁多。为了适应这一现实状况，确保在线监测软件系统在高压真空断路器故障诊断中的有效应用，就要尽可能的增加在线监测软件系统应用方案的兼容性，减少复杂环节对高压真空断路器故障诊断中在线监测软件系统应用活动的不利影响。基于这种考量，技术人员在进行故障诊断在线监测系统软件体系设置的过程中，需要将C语言以及汇编语言进行有机结合，为了提升软件系统构建的实用性，可以采取模块化的方式，将各个单元的功能进行分别设置，在后续操作中，进行必要整合处理，进而满足了CAN通信数据的发送以及接收，实现故障信息的科学处理，实现了故障的诊断与排除[5]。

结语

在进行高压真空断路器故障诊断在线监测系统智能研制的过程中，技术人员需要充分认识到在线监测系统构建的现实意义，全面分析现阶段高压真空断路器故障的主要类型。在此基础上，通过对硬件系统以及软件体系的合理化设置，使得在线监测系统能够满足高压真空断路器故障诊断工作的实际需求，推动高压真空断路器作用的全面发挥，促进电力资源的安全、稳定、高效配置。

参考文献

[1]石红杰，施杰.浅谈高压真空断路器机械特征性故障诊断研究[J].工业，2016（10）：155-155.

[2]廖珊珊，黄炜昭，吴启深，张渊渊，温启良.真空断路器在线状态监测技术[J].自动化应用，2015（12）：108-109.

[3]卢素梅，谭传亮，黄腾.智能变电站断路器在线监测系统的设计[J].引文版：工程技术，2015（39）：187-187.

[4]吴子豪，周艺环，张小平.剖析智能变电站断路器在线监测装置设计[J].通讯世界，2016（24）：92-93.

[5]牟磊，彭博，张宏伟，刘永亮.智能变电站断路器在线监濒系统的设计[J].电气时代，2015（1）：107-109.

作者简介

庄海璐（1989.12-），女，江苏泗阳人，南京工程学院电气工程及其自动化（电力系统继电保护）专业本科学士，助理工程师，单位：国网江苏省电力公司宿迁供电公司，研究方向:变电站设备运行维护及检修，断路器在线监测系统。