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【摘要】随着坚强智能高效电网的发展，电力设备在线监测已成为一种广泛应用的新技术。高压断路器在线监测是在电力系统由计划检修转为状态检修（优化检修）而产生的概念。在线监测采用智能化传感及计算机技术实时记录断路器运行状态下各种数据及分析结果，全面实现断路器在线监测分析诊断。
【关键词】高压断路器;在线监测;诊断
1.引言
供电企业近五十年来一直贯彻执行计划检修和故障检修制度。其本质特征是不论设备实际状况如何，只要“到期”就要“检修”，盲目性大。结果造成大量人力物力的无效投入，增大计划停电时间，同时还增大人身事故和误操作事故的可能性。从而严重制约供电可靠率的提高。而供电可靠率是评论一个电网先进性的重要指标。
断路器是变电主设备，其数量较多，而故障率在电网中所占比例仅次于线路故障，是变电设备中主要监测对象。国际大电网会议对高压断路器的可靠性所作的两次世界范围调查以及我国对高压开关事故统计分析均表明，高压断路器故障80%是机械的原因。大多数故障是操作机构的问题。以往对高压断路器机械性能的检查主要是在设备交接及停电期间结合检修定期进行预防性试验，更换部件，检查操作机构的机械性能。
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。
国外电力设备的状态检修技术发展很快，据报道实施状态检修可使电力系统中每年用于设备检修的费用降低25%-50%，故障停电时间减少75%，在电网广泛采用断路器在线监测诊断技术后，降低了运行成本、提高了设备可用率、大大缩短设备年度停电时间、提高电网供电可靠率，产生很大的社会经济效益。
2.高压断路器在线监测功能[1-4]
2.1 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。
2.2 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。
（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）斷路器操作次数统计：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。
2.3 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。
采集系统的结构图，如图1所示。
图1 采集系统结构图
采集系统数据传输结构图，如图2所示。
3.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。
图2 采集系统数据传输结构图
4.小结
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。
参考文献
[1]上海超高压输变电公司.变电设备检修[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]清华大学电气工程系列教材.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2010.
[3]朱德恒.电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京：中国电力出版社，2009.
[4]黄新波.变电设备在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介：郭小燕，研究生，现供职于国网河北省电力公司培训中心。
【关键词】高压断路器;在线监测;诊断
1.引言
供电企业近五十年来一直贯彻执行计划检修和故障检修制度。其本质特征是不论设备实际状况如何，只要“到期”就要“检修”，盲目性大。结果造成大量人力物力的无效投入，增大计划停电时间，同时还增大人身事故和误操作事故的可能性。从而严重制约供电可靠率的提高。而供电可靠率是评论一个电网先进性的重要指标。
断路器是变电主设备，其数量较多，而故障率在电网中所占比例仅次于线路故障，是变电设备中主要监测对象。国际大电网会议对高压断路器的可靠性所作的两次世界范围调查以及我国对高压开关事故统计分析均表明，高压断路器故障80%是机械的原因。大多数故障是操作机构的问题。以往对高压断路器机械性能的检查主要是在设备交接及停电期间结合检修定期进行预防性试验，更换部件，检查操作机构的机械性能。
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。
国外电力设备的状态检修技术发展很快，据报道实施状态检修可使电力系统中每年用于设备检修的费用降低25%-50%，故障停电时间减少75%，在电网广泛采用断路器在线监测诊断技术后，降低了运行成本、提高了设备可用率、大大缩短设备年度停电时间、提高电网供电可靠率，产生很大的社会经济效益。
2.高压断路器在线监测功能[1-4]
2.1 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。
2.2 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。
（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）斷路器操作次数统计：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。
2.3 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。
采集系统的结构图，如图1所示。
图1 采集系统结构图
采集系统数据传输结构图，如图2所示。
3.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。
图2 采集系统数据传输结构图
4.小结
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。
参考文献
[1]上海超高压输变电公司.变电设备检修[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]清华大学电气工程系列教材.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2010.
[3]朱德恒.电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京：中国电力出版社，2009.
[4]黄新波.变电设备在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介：郭小燕，研究生，现供职于国网河北省电力公司培训中心。