摘要：高压断路器是系统一次设备中检修维护工作量最大的设备，近十年来，众多研究者致力于高压断路器的状态监测研究。据统计，约有70%的高压开关故障原因在于操作机构的性能不良，所以监测操作机构的相关参数是反映其运行状态的必要和有效手段。最初，电力设备检修方式是在故障发生后进行改正性检修，称为事故检修，之后发展为固定时间间隔的预防性定期检修。随着我国电力体制改革的推进，电力市场的发展需要更为科学的检修模式一状态检修，通过各种手段对正在运行的设备进行评估、诊断，给出有针对性的维修建议。
关键词：高压断路器；在线监测；技术；分析
1导言
高压断路器实施实时在线监测，可以及时了解其运行状况。掌握其运行特性及变化趋势，以便尽早发现潜在故障，及时采取预防措施或进行维修，保障系统可靠运行。实施高压断路器在线监测减少了过早或不必要的检修，降低维修费用，提高检修的针对性；其次，提高了开关设备本身的使用寿命，显著提高电力系统的可靠性。再者，高压断路器在线监测技术为设备的状态检修机制提供了依据，为实现从计划检修到状态检修的转变创造了有利条件，具有重大意义。
2高压断路器在线监测的主要内容
由于控制、保护对象以及设计原理的不同，断路器分为油断路器（多油和少油）、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。国内使用较多的是少油断路器、真空断路器和SF6断路器。目前，真空和SF6断路器是主要的发展方向。虽然断路器本身的成本较其他设备如发电机、变压器要低很多，但是一旦发生事故，造成的损失却比断路器本身的价值大得多，因此要十分重视其工作的可靠性。1991年GIGRE统计的障碍数据中，SF6本体气体泄漏占38.3%，操作机构渗油、漏气约占30%，功能特性改变占17%，其他约占15%。我国的开关设备2/3左右的事故是由于操作机构故障造成的，而操作机构液压油、空气泄漏和本体SF6气体泄漏是绝大多数故障的原因。所以，SF6断路器的机械性能在线监测和SF6气体综合在线监测是重点，两者引起的故障占70%左右，在此基础上可以根据实际需求，增加电气寿命监测、绝缘监测等功能模块，完善整个在线监测系统的功能。
3断路器绝缘状况的监测
绝缘在线监测是在断路器运行状态中，监测其绝缘的各种特征参数，通过这些参数，有效地反映绝缘的实际情况，做出比较准确的判断。对于常用断路器，相间距离足够大，一般不会发生绝缘击穿，主要是考虑相对地的绝缘情况。表征断路器绝缘特性的参数主要有介质损耗、局部放电和泄漏电流，大部分在线监测系统是监测泄漏电流量。断路器绝缘故障主要表现为外绝缘污秽闪络故障，因此需要通过泄漏电流的在线监测来判断断路器的绝缘支架和拉杆等对地的绝缘情况。
4断路器机械性能的监测
研究表明，70%－80%的断路器故障是由机械故障引起的，且大部分是由于操作机构的原因，如拒分、拒合等。目前，国内多是在设备交接或停电期间，利用便携式设备进行定期预防性试验，根据检测结果进行维修。这种离线检测方式，可能造成某些设备的超危险运行而未得到及时维修，还造成一些使用率较低设备的过度检修。断路器的可靠性很大程度上取决于机械操动状态的可靠性，为了进一步了解断路器的工作状况，必须加强对机械特性的在线监测。对断路器的机械性能监测，需要考虑以下主要影响参量：一是监测分、合闸线圈电流。线圈电流波形反映了铁芯行程、铁芯卡滞、线圈状态（匝间短路等）、分合闸辅助接点状态与转换时间等信息；二是监测触头的行程、速度等特性。行程、速度特性反映机构的工作状况，通过直接或间接的方法获得速度、加速度、行程等曲线以及平均速度、最大速度；三是机械振动监测。监测断路器的机械振动情况，分析机构的动作状态和时间，可以反映断路器内部机构的运动过程；四是监测辅助开关的转换状态。辅助开关状态可以作为断路器合分闸标志的辅助判断量；五是监测气压、油泵电机或弹簧储能电机动作过程电流波形，反映机构内部和行程开关工作状态以及弹簧的工作状态，了解气站及机构动作状况是否良好；六是测试合、分闸时间，三相不同期时间，燃弧时间及弹跳时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些时间量，间接反映了断路器的运行状况。
5在线监测技术现存的主要问题和发展方向
随着我国电力事业的不断发展，在线监测作为状态检修机制得到越来越多的关注。目前，虽然有关单位开发出了在线监测系统，但是在线监测的产品相对较少，使用规模有限。根据前一阶段对国内的断路器在线监测产品的调研情况分析，现在的在线监测系统普遍存在以下问题：
一是故障诊断阑值的确定。故障阂值的确定是正确诊断的前提，以前故障诊断的依据有赖于实际经验或标准，从在线监测装置提供的有关动作参数、性能参数，或者比较历史记录，分析运行特性的变化趋势，可以进行断路器状态判断；二是在线监测的内容多，投资大，要能熟练的运用于设备维修仍需要长时间的技术革新和经验的积累；三是监测系统存在监测点少，功能简单，缺乏统一的系统化和网络化监测管理；四是在线监测系统存在可靠性问题，主要表现在在线监测装置自身稳定性和抗干扰能力差，使得测量所得的数据准确度不高。
断路器在线监测系统经历了漫长的发展历程，但从实际应用情况看，今后应该会向以下几个方向发展：
一是集成性。在线监测功能模块能具备实时的采集信号，并能及时处理信号以及能及时快速地故障诊断的能力。集高压断路器将多项监测功能于一体，有利于多种信息的融合技术，支持网络化统一管理；二是通用性。由于断路器类型和电压等级不同，监测的项目和实现方法也不一样。系统应具有多状态、多设备的监测功能。在硬件设计时应考虑足够多的采样通道，保证采样板的通用性，可满足不同类型的断路器要求。在设计软件时，采用中文组态技术实现不同类型断路器相关机械参数的设定；三是可靠性。装置系统本身的可靠性至关重要，应具备自诊断功能。断路器动作时会产生强烈放电和机械振动，对整个在线监测模块都会造成特别强的电磁干扰。因此，在系统设计时，硬件要采用屏蔽和滤波。软件需对行程等信号采用非线性数字滤波技术；四是扩充性。监测系统对监测的断路器的个数不受限制；考虑断路器就地采样单元与变电站在线监测系统的兼容，能为变电站综合自动化提供信息；五是智能化。在线监测单元作为高压断路器的重要组成部分，能实时地检测断路器参数的变化信息。充分利用快速发展的计算机技术、通信技术、信号处理和人工智能技术，使得下一代在线监测装置向着高灵敏度、高可靠性、高智能和性价比高的方向发展。
６结论
总的来说，高压断路器在线监测是状态检修机制发展的一个基础，对于提高电器使用寿命，检修策略和检修机制的发展都有十分重要的意义。从技术角度来说是非常有必要的，今后可向着集成化、通用性、可扩充化、可通讯化、高可靠性等方向发展。从市场发展来看，应该来说具有一定的市场前景，但是必须在产品性价比上下足功夫。
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论文作者:刘志国
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：在线论文; 断路器论文; 高压论文; 状态论文; 故障论文; 监测系统论文; 机构论文; 《电力设备》2017年第28期论文;