1.1       系統(tǒng)簡介

高壓斷路器(或稱高壓開關(guān))它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結(jié)構(gòu)和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。

高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)與在線監(jiān)測技術(shù)，可實現(xiàn)對高壓斷路器運行狀態(tài)、動作過程的實時在線監(jiān)測；實現(xiàn)對操動機構(gòu)和儲能機構(gòu)的故障診斷；實現(xiàn)對觸頭電壽命的綜合分析，進而對高壓斷路器存在的拒動、誤動等隱患進行預警，為高壓斷路器的狀態(tài)檢修提供充分的依據(jù)。

高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)能對斷路器的開斷電流與開斷次數(shù)、分閘線圈電流、合閘線圈電流、分合閘控制電源電壓、儲能電機電流、儲能電機電源電壓、斷路器輔助接點、儲能系統(tǒng)輔助接點、觸頭行程以及機械振動等重要狀態(tài)信息進行在線監(jiān)測，適用于不同10kV～500kV電壓等級的SF6及真空高壓斷路器，能同時對一個變電站內(nèi)多臺斷路器進行實時監(jiān)測與診斷，監(jiān)測數(shù)據(jù)可遠程上傳。

系統(tǒng)采用傳感器體外安裝方式，無需更改運行中高壓斷路器的機械部件及控制系統(tǒng)接線，對高壓斷路器運行無影響，安全可靠，能夠有效地提高對高壓斷路器的監(jiān)測和管理水平。

1.2     系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖所示，系統(tǒng)包括主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、分布式監(jiān)測裝置三部分。

分布式監(jiān)測裝置又稱下位機，由單片微機系統(tǒng)組成，安裝在各監(jiān)測斷路器處，主要完成斷路器各電氣參數(shù)、機械參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，并通過通訊系統(tǒng)總線，按照特定的通信規(guī)約將數(shù)據(jù)上傳給主站系統(tǒng)。通信系統(tǒng)基于485總線和以太網(wǎng)，用于下位機與主站系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡。主站系統(tǒng)主要完成與下位機的通訊、數(shù)據(jù)的分析處理、運行參數(shù)波形曲線的顯示、報表的顯示打印、綜合診斷分析、下位機的監(jiān)視等功能。

主站系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。串口通信驅(qū)動負責硬件層收發(fā)串口數(shù)據(jù)，101協(xié)議驅(qū)動負責鏈路層通信過程控制及數(shù)據(jù)幀收發(fā)，用戶數(shù)據(jù)驅(qū)動負責各子站用戶數(shù)據(jù)的交換，并同數(shù)據(jù)庫及顯示操作界面交互，參數(shù)計算驅(qū)動負責進行各參數(shù)計算并同數(shù)據(jù)庫及顯示操作界面交互。

軟件層次結(jié)構(gòu)

1.３      系統(tǒng)功能

1、對斷路器操動機構(gòu)進行監(jiān)測和診斷。

1）、監(jiān)測量：

（1）斷路器合、分閘線圈電流；

（2）分合閘控制電源電壓；

（3）斷路器動作過程機械振動；

（4）斷路器動作行程；

（5）斷路器輔助接點動作。

2）、診斷分析與預警、報警

（1）斷路器動作過程特征參數(shù)計算

（合閘時間、分閘時間、同期性、分合閘行程、超行程、分合閘速度、振動局部能量最大值等）；

（2）斷路器動作過程特征參數(shù)趨勢分析；

（3）斷路器動作記錄及統(tǒng)計；

（4）斷路器動作過程特征參數(shù)越限預警；

（5）斷路器動作故障報警。

2、對斷路器觸頭電壽命進行監(jiān)測和診斷。

1）、監(jiān)測量：

（1）斷路器開斷電流、開斷次數(shù)；

2）、診斷分析與預警、報警

（1）斷路器電壽命計算（電磨損、?∫i2dt）；

（2）斷路器電壽命（觸頭磨損）趨勢分析；

（3）斷路器電壽命參數(shù)越限報警。

3、對斷路器儲能機構(gòu)進行監(jiān)測和診斷。

1）、監(jiān)測量：

（1）儲能機構(gòu)工作電流、動作時間；

（2）儲能電機電源電壓。

2）、診斷分析與預警、報警

（1）儲能動作過程特征參數(shù)計算（儲能時間、動作次數(shù)等）；

（2）儲能動作過程特征參數(shù)趨勢分析；

（3）儲能機構(gòu)動作過程特征參數(shù)越限預警；

（4）儲能機構(gòu)故障報警。

1.4       對高壓斷路器常見故障的診斷方法

1、操動機構(gòu)部分

1）、常見故障：

分合閘控制電源故障，分閘線圈、合閘線圈損壞，機械部件損壞，機構(gòu)卡滯等，造成高壓斷路器拒動、誤動、動作性能下降等。

2）、診斷方法：

通過分合閘控制電源電壓，分析分合閘控制電源是否存在故障。

通過分閘線圈電流、合閘線圈電流、分合閘控制電源電壓，分析分閘線圈、合閘線圈是否存在損壞。

通過斷路器輔助接點、觸頭行程、機械振動，分析分合閘時間、同期性、分合閘速度等，判斷機械部件是否有損壞，機構(gòu)是否有卡滯等。

2、斷路器觸頭部分

1）、常見故障：

觸頭機械磨損、電磨損，造成高壓斷路器開斷性能下降、甚至無法開斷等。

2）、診斷方法：

通過斷路器開斷電流和開斷次數(shù)，判斷斷路器觸頭電壽命。

3、儲能機構(gòu)部分

1）、常見故障：

儲能電機損壞，儲能電機電源故障，機械部件損壞，機構(gòu)卡滯等，造成高壓儲能電機拒動、無法儲能等。

2）、診斷方法：

通過儲能電機電源電壓，分析儲能電機電源是否存在故障。

通過儲能電機電流，分析儲能電機線圈是否存在損壞。

通過儲能機構(gòu)輔助接點，分析儲能機構(gòu)的機械部件是否有損壞，機構(gòu)是否有卡滯等。

斷路器操動機構(gòu)部分、儲能系統(tǒng)部分、斷路器觸頭部分的故障，都可能造成高壓斷路器拒動、誤動、動作性能下降等整體故障。