摘要：在线监测装置由于面临监测装置寿命和监测装置带电更换等问题，还只是状态检修的一种手段，不能完全替代检修工作，需要和其他检修形式结合，才能更好的发挥状态检修的作用。
关键词：高压断路器；在线监测技术；电力系统
引言
高压断路器在线监测，适用于电力系统（包括电厂、变电站等）中，主要应用于6KV-500KV各种类型断路器工作状况的监测。它能实时监测断路器的运行状态；在断路器运行异常时记录变化的参数量，从而分析判断断路器的电气与机械特性是否正常，为保证电力系统电网的安全运行，早期发现断路器的电气、机械、回路异常，提供了可靠的数据参考，从而提高了对断路器的运行管理水平，提高电力系统运行的可靠性。
一、高压断路器的概述
高压断路器是能关合、承载、开断运行回路的正常电流，也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。它是电力系统中最重要的控制和保护设备，其工作特点是瞬时从导通状态变为绝缘状态或者瞬时从绝缘状态变为导通状态。按灭弧原理分，目前用的较多的是真空断路器和六氟化硫断路器。
随着国家农网改造及电网建设的发展，市场对高压断路器产品的需求越来越多，为满足
我国发展坚持智能电网的需求，对高压断路器产品运行状态进行监测是保证设备可靠运行并有效检修的重要内容，是确保电力系统安全运行及对电力设备可靠运行的有效途径。当前高压开关产品在线监测技术已经在相关行业内得到研究，并且许多在线监测技术已经在电力系统内得到应用，备受电力系统管理人员的青睐。在未来电网发展当中，在线监测技术的应用必将成为主流，替代原有传统的监测技术。高压开关制造厂家，为在未来电力市场内得到绝对话语权，在现有的产品上添加在线监测技术及在新产品研发初期考虑采用在线监测技术，必将成为未来发展之趋势。
二、高压断路器在线监测功能
1、主要技术性能
（1）分别测量、累计、记录断路器正常开断、空载开断、故障开断的电流幅值、动作次数、动作时间。将动作次数与设定值比较，越限时会产生检修报警。
（2）分别累计A、B、C三相电流的开断电流，当超过设定的容量时会产生检修报警。
（3）当断路器分断时实时记录并打印分闸线圈波形、三相电流波形及常开、常闭触点的状态波形、机械位移波形。合闸时记录并打印合闸线圈及断口的状态波形、机械位移波形。通过对波形的分析反应出机构的机械特性、分（合）闸同期性、燃弧时间、开关弹跳等等。
（4）正常状态下，监测并显示实时的运行负荷电流。
2、主要监测内容及应用
（1）开关的开断电流；
（2）开关动作时的机械特性；
（3）分、合闸线圈的电流；
（4）辅助开关的位置及之间的配合；
（5）储能电机规定时间内的启动最大电
流；
（6）储能电机的稳定电流；
（7）储能电机工作的时间。
综合采集到的三相电流，分、合闸线圈电流及开关辅助接点、位移传感器信息等通过计算信息、相互组合、分析判断等手段实现以下应用：
（1）正常运行时三相负荷电流的实时监
测。
（2）记录正常操作时开关分断电流值，
动作次数累加。
（3）记录系统故障时开关分断电流值，
动作次数累加。
（4）记录开关分断时动作次数总和。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（5）反映开关的动作时间。
（6）反映开关机械性能的良好性。
（7）监测分、合闸线圈的完好性。
（8）反映开关机械连动部件的完好性。
（9）间接监测断路器灭弧室及弧触头
（包括灭弧介质）烧损情况是否达到制造厂规定值。
（10）断路器操作次数统计：监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修（润滑及紧固螺钉）的次数。
3、数据采集及处理
高压断路器监测的相关数据较多，主要包括模拟量和开关量两类。温度、湿度、压力等模拟量和断路器分、合状态等开关量，均通过采集系统转换为电压或电流信号。
三、技术处理及系统设计
通过传感器，把物理特性（如电流、开关量、温度、气体、压力等）转化成电信号。这些信号被送到就地控制器的采集系统中，并把模拟信号转换成数字信号，然后把数据送到位于变电站控制室内的中央控制器中进行数据处理、归档以及趋势分析，从而产生断路器参数，这些参数与基准参数进行比较，计算出两者差距，并产生报警信号。监视系统可以在故障发生前能够不断跟踪一些重要的功能参数、异常状态标志，并能预测断路器零部件损坏。
四、断路器在线监测装置寿命问题
同一状态检修试验内容在不同的试验方式中都有所体现，一个主要原因是在线监测装置和带电检测目前还处于试运行的阶段，仍有许多问题需要克服，比如抗干扰、装置维护、受运行条件和环境影响等。
笔者认为，除去以上的原因外，还有一项值得注意的内容是：在线监测装置的寿命。
在线监测装置主要由电子设备和传感器构成。目前二次设备的寿命一般最多为20年（如变电站保护装置的更换周期则在8－12年不等），而变电站的主设备如变压器、开关、隔离开关等寿命一般为40年。这就意味着在主设备的全寿命周期内，在线监测装置需要进行多次更换（目前传感器中使用寿命最长的红外传感器寿命也只有10年，半导体或电化学传感器的寿命有的只有两年左右。一个运行40年的断路器至少需要更换传感器5－8次）。
显然，在电网可靠性要求越来越高的今天，针对在线监测装置的更换需要在电网不停电的情况下进行。由于断路器各种在线监测装置一般安装在断路器本体或机构箱内，带电更换存在一定的安全事故隐患。
五、断路器在线监测装置带电更换问题
以断路器的机械特性在线监测为例，由于需要监测时间－行程曲线，因此需检测主轴连杆位移量的检测，即在断路器的机构传动箱安装测量装置。图1是某敞开式断路器的弹簧机构进行停电机械特性测试时的传感器安装。可以看出对于断路器机械特性的在线监测，需要在机构传输部位安装传感器。由于监测装置与传递装置连接紧密，因此在线监测装置的带电更换难度较大。
而对于GIS的断路器，由于机构设置更加紧凑，在机构箱的狭小空间里还需布置储能装置以及传动机构的阀系统和气压、油压监测仪表等等，其主轴传动机构位置相对敞开式断路器而言会更加隐蔽，更换传感器会更加困难。
在带电状态下，人员进入断路器机构已经非常困难，更换与传动系统紧密相连的在线监测装置将更加困难。
目前并没有非常可靠的经验来保证传感器的更换可以带电进行，因为特性测试直接涉及开关的分合闸传动机构。如果传感器的位置离传动机构很近，安装和拆卸又需要一些工具操作，是存在开关误动风险的。
六、结束语
经验表明，频繁的操作及过度的拆卸检修会降低高压断路器动作的可靠性。因此，对高压断路器实施状态诊断或实时在线监测，及时了解其运行状况，掌握其运行特性变化及变化趋势，对提高其运行可靠性极为重要。断路器的在线监测诊断改变了断路器原有的计划检修制度，使状态监测得以实现，并使建立科学管理体系成为可能，从而达到不间断地诊断设备健康状况，有选择性地进行检修维护，进入状态检修模式。
参考文献：
[1]国家电网公司.输变电设备状态检修试验规程［Z］.2008（1）．
[2]陈满.电气设备状态检修的优点及存在问题［J］.中国科技纵横，2013（24）：205～205．
[3]国家电网公司.变电站全寿命周期设计建设技术导则［Z］.2013（4）．
论文作者:吴超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/20
标签：断路器论文; 在线论文; 装置论文; 状态论文; 高压论文; 电流论文; 波形论文; 《电力设备》2017年第24期论文;