高壓斷路器在線監測技術綜述

摘要：本文通過闡述高壓斷路器在線監測技術原理及發展過程，論述了在線監測技術在電力系統中的重要性。

關鍵詞：高壓斷路器 在線監測 現狀 目的

概述

高壓斷路器在線監測，是指對運行的高壓斷路器的狀態量進行不間斷的實時監測，將采集到的信號量進行加工處理，使之成為有用的信息，通過對信號識別來判斷出高壓斷路器故障和異常部位、原因和程度，預測高壓斷路器故障或異常可能發展的速度和后果，定出維修計劃和項目。

一、高壓斷路器在線監測技術發展史

在電力系統的一次設備中，就單臺設備而言，斷路器是僅次于發電機和變壓器的大型電力設備，但就需要數量和所占電站設備的投資大小而言，它又排在兩者之間。正常運行時它完成倒換運行操作，把設備或線路接入電路或退出運行，起運行控制作用；當設備和線路發生故障時能快速切斷故障，保證無故障部分正常運行，起運行保護作用。因此斷路器在電力系統中肩負著控制和保護雙重任務，其性能的可靠性關系到電力系統的安全運行。有關統計表明，一半以上的變電站維護費用是花在開關上，而其中60%又是由于斷路器的小修和例行檢修上；另外統計，10%的斷路器故障是由于不正確的檢修所致，斷路器的大修須完全解體，既費時，其費用也很高，費用可達整個斷路器的1/3—1/2，而且解體和重新裝配會引起很多故障，因此，斷路器的在線監測應運而生。

與變壓器、發電機、電容性設備相比，高壓斷路器在線監測技術起步較晚。從某種意義上講“GIS技術”和“狀態檢修”的概念促進了高壓斷路器在線監測技術的發展。在電力系統中高壓斷路器的造價與變壓器、發電機等電力元件相比較為便宜，且其故障時所造成的危害不如電容性設備嚴重，因此雖然在變電和配電系統中，它所造成的非計劃停電和事故無論從時間和數量上都遠遠高于其它電力元件，但直到90年代以后高壓斷路器在線監測技術才逐漸發展起來，這主要是因為現在的電力系統事故已經不在單純以其對電力系統的危害來衡量它造成的經濟損失。

90年代美國、日本開始研究斷路器的在線監測，美國學者率先給出斷路器壽命與開斷電流的關系，提出“滅弧觸頭電壽命”的概念，“全工況跳合閘回路完整性監視”的概念也是同期提出的，此時的研究工作主要是圍繞著斷路器狀態檢修進行的。1992年吉林電業局曾立項“斷路器機械性能的監測”，1995年清華大學高壓教研室研制了CBA-1高壓斷路器參數測量分析系統。隨著研究的深入，各國先后都生產了自己的高壓斷路器在線監測裝置，不過都存在著只能對其中的一個或幾個狀態進行監測的問題，檢測結果的適應性和部分項目的檢測手段仍然很不理想。

綜上所述，斷路器在線監測技術雖發展起步較晚，但在短短的十幾年時間里得到了較快的發展。

二、國內外高壓斷路器在線監測技術現狀

目前，高壓斷路器在線監測技術已經進入一個新的發展階段，一些新理論、新技術、新檢測手段正在被開發、應用。國內外高壓斷路器在線監測項目方面正在做成或已經做的工作主要有以下幾個方面：

（1）記錄分合閘操作的行程、時間特性曲線，提取機械運動參數，并借之判斷機械故障。

（2）高壓斷路器的機械振動信號包含豐富的信息，受到國內外普遍重視。

（3）分、合閘線圈回路線路完整性監測。

（4）測量靜態電阻和動態電阻以檢測觸頭的燒損情況。

（5）SF₆壓力檢測。

（6）絕緣檢測。

（7）人工智能與計算機結合的專家系統。

三、高壓斷路器在線監測系統的組成

第一部分：信號的監測系統。

主要由傳感器和信號預處理系統構成，一般傳感器直接安裝在被監測斷路器上，預處理系統是為了防止干擾及提高信噪比，將監測的小信號進行放大和濾波處理。

第二部分：傳輸系統。

將監測得到的信號傳送到控制室。

第三部分：處理系統。

具有傳輸信號的接受、處理、存儲和顯示等作用，它由信號處理的硬件、計算機以及分析處理軟件構成。

系統組成框圖：

四、高壓斷路器在線監測的目的

（1）監測高壓斷路器本體的狀況；

（2）監測高壓斷路器輔助設備和控制功能的狀態；

（3）優化檢修工作；

（4）延長高壓斷路器的使用期；

（5）減少高壓斷路器的故障率；

（6）提高設備運行經濟效益；

（7）增加對高壓斷路器的認識。

參考文獻：

［１］胡曉光，王芳.高壓斷路器機械狀態在線監測系統研究.

［２］常廣，王毅.高壓斷路器機械狀態在線監測裝置的研究.

［３］呂一航，李靜.高壓斷路器綜合在線監測系統的研制.