摘要：目前我国经济发展十分快速，电力行业越来越普遍，高压断路器作为电网系统中的重要组成部分，一旦发生故障就可能导致电网事故的出现，并且会对电力企业的经济效益与社会效益造成严重的影响，这也就要求构建一个预防维修的维修体系，并通过在线监控的模式来进行高压断路器运行状态信息的采集工作，这样也就能够根据设备当前的实际工作状况来作为依据，并在此基础上进行检修决策的制定，从而取得一个良好的检修效果，并确保整个高压断路器的运行性能。
关键词：高压断路器；在线监控系统；设计
引言
随着电力行业的快速发展，高压断路器作为电力系统中的一个重要电气设备，其在电网运行过程中能够起到良好的控制与保护作用，从而保障整个电力系统的运行可靠性。但是在高压断路器的运行过程中经常会出现一些运行故障，而传统的“到期维修”检修模式还存在有盲目维修以及维修不当等诸多问题，并难以满足高压断路器的维修需求。本文主要就高压断路器的在线监控系统的设计进行了分析研究。
1行程-时间特性的检测
在实际的在线检测过程中，还需要根据现有掌握的技术水平来进行在线监测项目的合理选择，然后在此基础上对整个高压断路器的运行性能进行评价分析。行程-时间信号作为高压断路器运行过程中的一个重要状态量，在以往位移量采集的过程中多是通过光电式位移传感器来进行的，但是在该检测模式下需要判断其位移量是否存在反弹现象，并对具体的检测工作带来一定的困难。借助于直线位移传感器的应用，其具备有观测直观以及精准度高的优势，并能够对高压断路器的位移量进行有效的采集。通过将直线位移传感器安装在断路器操作结构直线运动的连杆上面，该测量系统就可以结婚足浴一定的采样频率来完成相应的采样工作，并得到断路器在动作过程中所形成的各种电压信号。对这些电压信号进行数字滤波处理，就可以得出断路器的触头行程与运行使劲的变化关系。并能够在此基础上通过行程-时间信号来对触头运动过程中各个时间的发生时刻进行提取，从而进行运行故障的诊断与判断。通过进行行程-时间信号的采集与分析，能够对断路器运行过程中所出现的机械部分磨损、疲劳变形以及生锈等故障记性有效的诊断。
2断路器合与分闸线圈电流的监测
断路器的合（分）闸线圈电流是判断断路器正常运行的重要依据，通过分析线圈电流波形可得到触头合（分）闸动作启动时刻、合（分）闸时间等参数。线圈电流变化总共经历了4个阶段：t0-t1为铁芯触发阶段，线圈电流不断增大，t0代表了断路器合（分）闸动作的触发时刻；t1-t2为铁芯运动阶段，电流逐渐减小，可根据这段波形判断铁芯的运动状态是否正常；t2-t4为触头合（分）闸动作阶段，开始时刻在t2附近，线圈电流在t4时达到稳定值，此时断路器的动触头动作到位；t4-t5为电流切断阶段，辅助开关触头间的电弧被拉长，电弧电压快速升高，迫使电流迅速减小直至熄灭。因此，t0、t1、t2、t3、t4、t5代表了断路器在动作过程中线圈电流信号的关键时间点，将采集到的断路器合（分）闸线圈电流波形与标准波形比较，即可判断该断路器操动机构是否正常运行。
3电寿命的监测
一般情况下断路器的电寿命是指新的灭弧室在经过多次开断短路电流之后，因此触头和喷口处的烧损情况而导致断路器无法正常运行时的寿命，我国多是以累计开断额定电流的次数来进行电寿命的标定处理以及电磨损量的有效计算，但是在该标定方法中还存在有以下问题：（1）累计开断次数并无法对每次的开断电流以及燃弧时间进行区分，因此只能粗略进行触头磨损量的计算；（2）单纯将累计开断电流作为触头健康状态判断的依据缺乏准确性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外如果存在有断开电流相差悬殊的情况，因为断路器烧损机理的差异性，而言就会导致其烧损情况具备有很大的差异性。一般情况下，与触头磨损相关的参数主要有开断电流的大小以及燃弧时间的长短，也就是电弧能量，但是在高压断路器的实际运行过程中国，电弧能量信息的搜集比较困难，并要求对每次开断的燃弧时间进行记录，因此在实际测量过程中存在有比较大的测量误差，从而直接影响到判断的准确性，并难以对该高压断路器的电寿命进行有效的分析以及标定处理。相关实验表明，燃弧时间的长短就单次开断时间而言是随机的，其会在一定的范围内进行变化，并在到达了一定数值之后趋近于一定的数值，这也就表明了随机因素对于燃弧时间的分散性影响可以直接忽略不计。对于任何型号的断路器而言，都可以从型式试验以及产品介绍中得到其额定短路开断电流之下的允许开断次数，通过对大量的实验与运行数据进行分析的基础上，也能够得到各种断路器的N-Ib曲线（开断次数和开断电流两者的关系曲线），借助于该曲线也就能够构建一个合理的相对磨损以及电寿命概念。
4三相主回路相电流的采集电路
高压断路器合闸计算以及分闸不同期问题的判定，以三相主回路相电流的采集为标准，合闸计算时间以三相主回路均有电流为标准。采样模式为交流，一次侧电流CT输出通过传感器变换形成±5mA的弱电信号，借助电位调节器获得输出幅值为0－2V的双极交流电压信号。该信号经滤波放大及电压提升电路滤波放大后变换成了适合单片机处理的0－4V单极性信号。
5系统软件设计
系统软件设计主要包括：AD采样子程序、合（分）闸时间计算子程序、按键子程序、LCD12864显示子程序、时钟读取子程序。上电后系统初始化，调用AD采样子程序，不间断的实时采集线圈电流；调用故障诊断子程序，将采集到的波形经EMD算法处理后，提取电流特征值，计算合（分）闸电流的最大值与（合分闸）时间，若超出正常范围，则发出警告；调用时钟读取子程序记录合（分）闸动作发生时间；调用U盘数据存储子程序，将采集到的数据存于U盘；判断按键是否按下，若有按键按下时，调用相应按键子程序与LCD12864显示子程序。
结语
为了进一步提升断路器的运行可靠性，也就需要对断路器的工作状态进行在线检测，并借此该模式来进行故障的有效判断，从而确保整个断路器的运行性能。本文主要就高压断路器的行程-时间特性、电寿命计算以及断路器合与分闸线圈电流的监测提出了改进的方法与措施，并使得断路器的状态特征检测变得更加准确，并促进断路器运行管理水平以及工作效率得到一定程度的提高。
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论文作者:张翔
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/13
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