广州供电局有限公司 510530
摘要：在基于光网络电动隔离开关状态监测和诊断的过程中，我们要思考如何能够提升监测的水平，并要积极寻求有效的诊断措施，本文主要明确了电动隔离开关状态监测和诊断的方法，提出了一些比较可行的建议，供参考。
关键词：光网络；电动隔离开关；状态监测；诊断系统
前言
目前，基于光网络电动隔离开关状态监测和诊断工作还有些问题需要解决，因此，我们要在思想上加以重视，并在实践过程中积极做好监测工作，确保电动隔离开关状态监测的效果更加符合要求。
1、电气设备状态检测重要性
电气设备的定期检修试验，是整个电力系统长期以来的一条原则。状态检修是根据设备当下的实际情况决定它是否需要及时检修，对需要进行检修的设备及时修理，以保证其安全性和运行的可靠性，对于不需要检修的设备，可以延长其检修周期，在需要检修时再进行检修。目前实际系统中造成电气设备内部各类安全隐患有很多，例如：出厂时试验不严格、厂家设计不够合理、搬运安装工程中不规范操作也可能导致绝缘损伤等。较轻的安全隐患在试验中较难发现，而随着设备使用年限的增加，又在外部强大电磁交融的诱导下，安全隐患会逐步转换为故障，会导致供电系统随时出现停电故障，会影响到整个系统供电质量。
在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0
如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）
这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。
2、隔离开关机械故障检测的原理
高压隔离开关主要功能是：保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能。
国产隔离开关配用的电动机构有CJ5，CJ6、CJ2-XG，CJA7G等型号，采用0.5～0.6kW的三相异步电动机作为驱动电机，经减速装置(蜗轮蜗杆，齿轮或丝杠等)驱动隔离开关主轴进行分、合闸操作，每次转角为180°。在分、合闸结束时靠的是行程开关来切断电动及电源。
2.1主轴转角时间特性θ(t)
电动操作机构与隔离开关本体连接后，在开关由分到合或由合到分的过程中，主轴转过的角度θ与时间t的对应关系称为转角时间特性θ(t)，用曲线表示如图1。
图1f=θ(t)曲线
在图1中，曲线1表示标准的转角时间特性，在安装调试完毕后测得;曲线2表示运行若干时间后测得的特性，T1、T2为全行程时间。从图形上看，如果传动系统有卡涩现象，最直观的是全行程时间会延长，因此ΔT是一个很重要的特征参数。
如果在主轴转动过程中传动系统发生轻微卡涩，表现在特性曲线上就是产生曲折形状，如图2所示。
图2有卡涩的f=θ(t)曲线
从转角时间特性上还可以分析分、合闸结束时的缓冲情况及行程开关动作的时机是否恰当。如果主轴转角未达180°，表明行程开关切断过早。如果在180°附近产生较大的过冲和反弹，则表明行程开关切断过迟。如果在转角未达180°时产生较大的过冲和反弹则表明隔离闸刀机械限位过早接触。这样就可以解决隔离开关分、合闸准确到位的问题。这一点在安装完毕后的调试中特别有用。
在隔离开关按装完毕后的调试中，我们通过测量转角时间特性可分析限位开关及分合闸的机械限位调整是否合适;机构与开关本体的连接是否合适。还可分析在主刀的整个分合闸过程中地刀与主刀的机械闭锁装置有否比较严重的摩擦。
2.2电动机电流波形
异步电机是电动机构中的能量转换装置，电机定子电流全面反映机械系统的信息。应用电流传感器，测量电动机工作电流的随时间变化来判断有无卡涩发生。
将隔离开关安装调试好的上述特性记录下来供以后比较，找出最大偏差，据此判断有无卡涩发生。对于GW6型的开关还可判断其平衡弹簧是否失效或脱落。还可以将上述特性保存在指纹档案库与以后测得的特性进行相关性分析，用以识别两特性曲线的相似程度。则典型的电流波形如图 3。
图 3 电机的电流波形
在图3中:
t0—t1为电机通电时刻,这时电流有一较大的脉冲(启动电流)?
t1—t2转子开始转动,电机反电势产生,电流回落?
t2—t3电机平稳工作;
t3时刻开关动静触头刚接触,负荷骤然增大,电流也随之上升,电流在t4时刻出现峰值?
t5时刻限位开关动作,电流被切断?
可以把t1,t2,t3,t4,Ia,Im作为特征参数,电流特征参数的变化反映了整个机械传动系统的变化。
带接地刀闸的隔离开关，主闸刀与接地刀闸机械联锁要操作可靠、接地可靠，分闸后接地刀与带电部分距离不少于400mm。
隔离开关操作机构应完好无损并加锁，操作机构灵活，转动部分注润滑油，铁件无锈蚀，操作时平稳正确无卡阻和冲击。
新安装的隔离开关在投入运行前应做交流耐压试验，运行中每年用2500V的兆欧表摇测其绝缘电阻不小于1000MΩ，与前一次测量结果相比不应有显著降低。
3、数据的采集及通信
3.1主轴转速的测量
将增量式旋转光电编码器安装在电动机构主轴上作为测量系统的传感器。旋转式光电编码器是转轴角位置传感器，采用圆光栅，通过光电转换，将轴旋转角位移转换成电脉冲信号。该传感器的特点是重量轻，力矩小，可靠性高。
图3角位移采集框图
当主轴转动，编码器输出A、B两路相位相差90°的正交脉冲。通过信号处理电路，能从A、B两路信号的相对相位确定码盘的转动方向。如果A超前B90°，码盘向正方向转动，则B超前A表明码盘向负方向转动。这就是正交信号易于被识别的优点。通过加/减计数器对A、B两路信号计数，能得到角位移的增(减)量。
从旋转光电编码器输出的两路正交脉冲，经光电隔离后，再由施密特触发器整形，得到A及其反相A，B及其反相B四路方波信号。这四路方波信号经过单稳器件得到各自的上升沿和下降沿信号A′A′B′B′，这些脉冲经过与—或—非电路实现了正交信号处理。输出反应角位移的信号P+、P-。
利用3片4029组成12位加/减计数器，两路加减脉冲信号经过加/减计数器计数，输出10位二进制编码，其值与角位移相对应。采集系统以一定的采样频率读取这10位结果，得到开关操作过程中的主轴角位移时间曲线。
3.2电量信号的采集与通信
为了不影响电动机的运行，这里采用一种性能优异的隔离器———基于霍尔效应的霍尔传感器。该传感器输出的电压信号正比于电动机电流。首先通过CPU高速输入单元HSH测算出周波频率，并由此得到采样/保持器的控制频率，CPU通过对一个周期T进行32点频率采样，把时域内采集到的电压，电流信号通过傅氏算法直接获得电压、电流、有功功率。
由现场检测模块采集现场信号数据，再通过网络总线，把数据传送到便携式PC或控制室的计算机。现场检测模块和上位机采用RS-485串行通信，接口芯片采用MAX485。
4、电动隔离开关状态监测的实施
在起步阶段实行点检制度。由于隔离开关数量众多，生产技术部门要配备足够高素质的点检员，建立规范的点检制度。点检员是现场信息的采集者，将数据汇总，分类，录入，建立指纹档案库。
通过对大量原始数据的分析，提出可信的判据或对一些特征值设定合适的阀值。对隔离开关施行在线监测。隔离开关在线监测系统与变电设备状态检修平台互联，成为智能化检修的一部分。
降低检修成本，提高检修质量是实现国际一流供电企业的重要措施。上述隔离开关状态监测不仅能为设备是否需要检修提供依据，而且能检验检修的质量。它的应用将大大提高了设备的可用率，降低了设备强迫停运率。随着状态检修的智能化，隔离开关的检修必将向集约型转变。
结束语
综上所述，本文针对电动隔离开关状态监测工作进行了分析，明确了电动隔离开关状态监测的要求和要点，可以为今后更好的开展电动隔离开关状态监测、诊断工作提供一些有意义的借鉴。
参考文献
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论文作者:杨永雄,林武汉,龚森,陈延秋,郑奕辉
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/18
标签：电流论文; 状态论文; 主轴论文; 信号论文; 特性论文; 转角论文; 位移论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;