高压真空断路器在线监测装置结构改进

高压真空断路器在线监测装置结构改进

邹小兵

四川艾贝斯科技发展有限公司  四川成都610000

摘要：随着电气系统的快速发展和智能变电站的快速建设，高压电气设备的智能水平越来越高。断路器作为电力系统中的主要开关设备，对其运行可靠性的要求自然较高。据统计，高压断路器是最大的维修保养装置。同时，其机械结构问题引起的故障是总故障。在线监控系统对断路器机械状态的控制可以通过尽早检测断路器的潜在故障来提高断路器的可靠性。并根据维护人员的状态信息优化维护方法，避免断路器维修过度或不足。

关键词：高压真空断路器；在线监测；结构改进

引言

在网络中，电压和过载开关是必不可少的。随着国民经济的发展，电力系统的稳定已成为各国生计的重大问题。但是，随着高清晰度真空保护开关应用范围的扩大，高清晰度真空保护开关故障的数量不断增加。当断路器工作时，结构分析会对供电系统的安全性产生重大影响，例如b .支架、真空二极管、操作设备等。根据国际会议对大型电网进行的调查，高压真空断路器80%是机械故障，因此高压真空断路器的机械特性可以在线监测，为在线监测和故障排除奠定基础。

1装置电源设计

对于高压机柜中的真空二极管，电流值为220 V/ 50 Hz或220v AC-机柜中的在线监测单元必须打开，以便在断路器实际运行时进行监测。设备还必须使用机柜中客户终端块的电气电源。同时，断路器运行的电磁环境复杂，因为底部在线监测单元充当弱电监测单元。为此，设备供电段应具备一定程度的绝缘资产和自我保护能力，以确保设备安全持久地运行。电源设计是一个重要但容易混淆的方面。该通用监控平台是在测试环境中开发的，与设备的实际功耗无关。设备需要外部交流适配器，从而增加系统复杂性并占用大量机箱空间。同时，芯片、计算控制器、传感器等组件必须配备多个低压直流电源，设计用于具有大量线性电压和电压稳定器的电压转换。与线性稳定源的外部接口不考虑绝缘保护措施；相比之下，在线监控设备在高性能和负载条件下运行时间较长，通常仅在断路器处于活动状态时才起作用。低负荷时，线性稳定源通常效率低下，热增量对设备的长期稳定性产生不利影响。

2在线监测基本内容

高清晰度真空断路器建立在机械系统上，有效地保护和管理电路。对于电气系统来说，采用高压清洁剂断路器的机械系统的稳定性是稳定运行的基础。高清晰度真空保护开关的力学特性是基于保护开关的机械信号，收集相关信号并准确提取，为系统性能的科学评估提供可靠的基础。在线监测压缩空气触发器的机械特性是故障排除的基础。高清晰度真空断路器机械特性在线监测的主要内容包括机械装配信号、分离线圈、分离过程振动信号、分离时间曲线等。高清晰度真空断路器机械特性在线监测系统可以通过分析各种信号准确地确定隔离开关的工作方式。

3高压真空断路器常见故障

（1）高压真空断路器不能正常储能。原因分析:S1微动作开关对储能不好，妨碍储能电机正常工作，储能正常；高压真空断路器试验点/工作极限点故障，使储能电机不能正常工作，储能不能正常工作；驱动储能轴上悬挂弹簧的转向臂断裂，储能电机转动，合闸弹簧不延长，不能正常储能。(2)高压真空断路器储能正常，不能关闭。原因分析:S1微运动开关坏了，在储能电机正常储能后，S1接触点不闭合，防止闭合；高压真空断路器操作位置极限点故障，不能正常关闭，因此不能关闭；连接断路器主轴的QF二级开关故障，妨碍正常关闭；机械凸轮连杆被切断，因此机械机构无法完成正常关闭操作。(3)高压真空断路器不能正常分离。原因分析:分离阀线圈烧毁，不能是电气分离阀；连接断路器主轴的二级开关QF发生故障，导致正常电气分离失败。(4)高压真空断路器小车不得推卸。原因分析:断路器处于关闭状态；推进手柄未完全插入推进孔；推进机构不完全处于试验位置，因此舌板不能与柜体一起解锁；机柜本体的接地刀未分离。

4电力设备在线监测

4.1传感器在配电系统在线监测中的应用

电力物联网传感器技术在配电系统在线监测中的应用主要有以下几种应用形式：（1）无线电压检测技术，无线电压检测技术主要应用于监测配电线路的电压信号工作中，并且运用该技术可以将检测的信号自动汇总到配电中测骨干节点中，为相关人员分析电路提供重要的参考依据。（2）智能避雷器系统。从智能避雷器的组成来看，该系统主要由：泄漏电流传感器、泄漏电流获取装置、温度传感器以及储能电源、射频电路、综合保护线路组成。在实际的工作中，传感器节点可以直接获取泄漏电流，并将其作为工作能源，同时将电流储存在超级电容里，以保障配电电路出现故障时系统可以正常的运行。此外在实际运行中，泄漏电流传感器会直接采集避雷器芯棒的泄漏电流样本，同时测量芯棒的温度，并将所收集到的数据相应的计算机设备处理。在数据被处理之后，通过相应的渠道传输式分析模块。（3）防盗螺栓技术。防盗螺栓装置主要由射频前端、热释电传感器、磁传感器等几个部分组成，应用防盗螺栓技术可以保证电网系统不被盗，避免企业承受巨大的经济损失。（4）防盗电子围栏与张力传感技术。防盗电子围栏主要有张力传感器、钢丝轮盘、张力计，在发生故障时会第一时间进行报警。（5）红外线温度传感器阵列技术。红外线温度传感器主要由无线传输链路、高能电池等设备组成，该装置可以在非接触状态下精准测量点阵静态以及移动标的温度。

4.2电流电压采集方案设计

制动三电信号必须组合在一起(例如开关关闭)。通过分析和诊断，可以诊断电路中的故障，例如短路、接触不良、过压和压力供应压力。还可以诊断保护开关部分的机械结构故障，例如格子架上的星星、按键锁等。当断路器打开时，分离线圈最初只打开几毫秒，而正常的霍尔传感器的响应时间可能在几百毫秒到几百毫秒之间。响应时间很难满足快速电气信号的要求，其次，传感器在线监测装置提供的网络和信号接收端口往往不包括在绝缘保护中，信号直接从计算网格输入。光晕电流或电压传感器当然是隔离的，保护微弱的电气系统不受强薄膜的影响。但是，电力线和信号线已成为薄弱的保护链，因此设备可能受到强电流和静电第三方的影响。此捕获解决方案要求在保护开关内安装多个传感器，甚至在保护开关内安装一些传感器，从而增加了系统安装的实际复杂性。电容式空间传感器可提高系统接收信号时的响应速度，这些信号通常只有几秒钟的响应时间。同时，传感器嵌入在线监测单元中，设备的外部接口是传感器的主要电路接口，传感器绝缘保护保护整个单元无缺陷。该解决方案还简化了设备安装，只需将设备插入断路器回路即可进行监控，而无需将传感器安装在断路器上。

4.3全面铺设相关设备

由于电力设备本身错综复杂并且覆盖面积非常大的特点，全面铺设电力设备对于相关的工作者是一个严峻的挑战。在这种背景下，如果要构建完整的传感器网络耗时较长工作强度也较大。然而，为了保证电力设备的正常运行，构建完整的传感器网络又是必要的。从电力设备本身的特点来讲，一旦传感器的注册工作完成，便可以让工作人员掌控所有的电力节点，并且这些电力节点属于严格的监测之中，从而让工作人员能够更好地对电力系统进行排查与检修工作。虽然构建完整的传感器网络需要耗费大量的成本，但是监测设备全面建成之后，可以省去很多工作环节，并且可以让电力系统从整体上提高到一个新的层次。构建完整的传感器网络也能够最大程度提高电力系统的工作效率，从而进一步保障居民的用电。随着社会经济的不断发展，人们对于用电的需求也越来越高，电力系统的运行效率直接影响着居民的幸福指数，从这一点上来看，构建完整的传感器网络对于改善居民生活促进经济发展有重要的意义。

4.4振动信号分析

振动信号的形状很复杂，因为断路器内部控制着多个磁源。因此，需要一种有效的方法来分析高清晰度真空保护开关的振动信号。研究表明，高压断路器的振动信号不是循环的，寿命短，是一种不稳定的过渡信号。断路器正常状态下的振动反应曲线相似。高压缩空气断路器的振动信号既可以通过时域分析，也可以通过频域分析。时域分析是提取时域振动信号，分析振动信号的振动特性，分析峰值、平均值等参数以确定力学特性。频率分析使用傅立叶变换分析振动信号。简单时域分析和频域分析的冗馀性较低，颜色变化较大，结合频域频率分析，可以更好地分析振动信号。您可以透过分析每个具有短傅立叶变换的时段中的频率，来查看整体时间的频率变化。波分析将信号分为不同频带，并以不同分辨率观察振动信号。结合各种方法，短波分析是压缩空气接收机分析振动信号的常用方法，其中选择小波作为应用的难点。

4.5网络传输

网络传输的速度与质量决定了传感器的工作效率，互联网系统一旦建成，必然会有海量的信息需要及时上传。然而，一旦网络端口出现问题不仅会影响互联网的效率，还会导致重要信息的遗失。如果物联网系统不能保证信息真实而完整的上传，则整个系统就会失去存在的意义。因此，在电力物联网系统的构建中，工作人员应当结合该系统的实际特点，并且采取合理的措施，保证网络能够稳定的工作，从而让电力物联网系统获取的信息能够及时上传，以便分析机构及时对这些信息进行分析与处理。因此，高效的网络传输对于电力物联网系统的运行有重要的意义。

5高压真空断路器机械特性在线监测技术实现与展望

在线监测高压真空断路器的机械特性，一方面需要收集和分析振动信号，另一方面需要支持相关的硬件和软件。高压真空断路器机械特性在线监测技术，基于集成子器件系统，能够准确获取高压真空断路器的电流、行程和振动信号；虚拟仪器系统是一种现代测量技术，通过将计算机与仪器设备结合起来，并在虚拟仪器软件系统之间收集来自底层仪器的数据，以便有效地分析振动信号；网络通信技术实现了远程控制和检测，利用对象无线联网技术、现场总线技术和工业以太网技术进行断路器在线监测和在线状态分析。伴随着相关技术的发展，高压真空断路器机械特性的在线监测技术将朝着情报联网的方向发展。从高压真空断路器机械特性在线监测的角度，改进了在线监测系统的继承和一致性，加快了生产过程，提高了在线监测真空断路器机械特性的应用价值。

结束语

改进断路器在线监测系统设备的硬件设计，可以提高设备的集成程度，降低整个系统的安装复杂性和难度；提高装置绝缘保护能力，确保装置能够在复杂的电磁环境中长期安全稳定地运行。上述措施可提高该装置的效用，使断路器在线监测系统不仅适用于实验室测试和断路器失灵测试，而且还适用于正常通电断路器的长期监测。

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