真空斷路器電壽命狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究

曹軍

摘 要：通過真空斷路器電壽命狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究，采用羅氏線圈采集真空斷路器短路開斷電流，并且使用開斷電流加權(quán)累計(jì)法計(jì)算真空斷路器的剩余電壽命。該項(xiàng)研究有助于實(shí)現(xiàn)對真空斷路器的狀態(tài)檢修，也實(shí)現(xiàn)了以最少資金投入保證真空斷路器安全運(yùn)行的同時(shí)獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：真空斷路器 電壽命 短路開斷電流 羅氏線圈 狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0220-02

目前國內(nèi)大多數(shù)的真空斷路器的檢測工作都是進(jìn)行定期檢修，根據(jù)檢修結(jié)果和歷史經(jīng)驗(yàn)來判斷真空斷路器的運(yùn)行狀況，從而確定是否可以繼續(xù)投入運(yùn)行或是否進(jìn)行更換，但隨著對電力系統(tǒng)的安全可靠性指標(biāo)的要求越來越高，對經(jīng)濟(jì)效益要求越來越高。很顯然單純依靠傳統(tǒng)的檢修手段已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的要求，為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，最大限度降低事故率，迫切需要尋求新的對真空斷路器電壽命狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的方法。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測，得出其剩余電壽命，縮短斷電檢修流程，維護(hù)人員可定期檢查其剩余電壽命，同時(shí)運(yùn)行部門可以在安全條件下高效使用真空斷路器，減少不必要的投入和避免重大事故的發(fā)生。

1 項(xiàng)目主要研究內(nèi)容

（1）在對國內(nèi)相關(guān)技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，完成斷路器電壽命智能化監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)，并進(jìn)行該系統(tǒng)的試點(diǎn)應(yīng)用，完善和改進(jìn)系統(tǒng)功能。

（2）開發(fā)基于精確電流采集裝置的開斷電流測量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)大變化范圍的電流信號的測量，并且在整個(gè)測量范圍內(nèi)能夠保持很好的線性度。

（3）收集目前使用廣泛的斷路器的電壽命曲線、機(jī)械壽命曲線，研究斷路器開斷電流加權(quán)算法，確定短路電流與斷路器的電壽命對應(yīng)關(guān)系，以判斷斷路器電壽命剩余情況。

（4）開發(fā)斷路器電壽命智能監(jiān)測軟件模塊，軟件綜合考慮常規(guī)CT測量電流和變位信號、Rogowski線圈等裝置采集的精確電流信號、斷路器的電壽命曲線、機(jī)械特性曲線、故障性質(zhì)等因素，采用開斷電流加權(quán)累計(jì)法，客觀計(jì)算斷路器實(shí)際的剩余壽命。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示斷路器剩余壽命，開斷電流次數(shù)和電流數(shù)值及對應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)、組成及功能

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)（如圖1）

2.2 基于RoSowski線圈的開斷電流測量系統(tǒng)

系統(tǒng)采用基于Rogowski線圈的電流傳感器，可以實(shí)現(xiàn)大變化范圍的電流信號的測量，并且在整個(gè)測量范圍內(nèi)能夠保持很好的線性度。這種傳感器不但成本低廉，而且在經(jīng)過一定的處理后可以達(dá)到很高的測量精度。

羅氏線圈的工作原理如圖2所示。

由于Rogowski線圈具有優(yōu)良的線性度，測量范圍很寬，所以采用一個(gè)線圈即可以實(shí)現(xiàn)電流互感器的測量和保護(hù)兩種功能。

2.3 信號采集及合并處理

信號采集單元轉(zhuǎn)換羅氏線圈感應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過信號濾波和積分后形成可以計(jì)量的信號，通過光纖將數(shù)據(jù)發(fā)到信號合并單元，由信號合并單元統(tǒng)一將信號合并后，采用數(shù)字變電站的通信協(xié)議IEC61850將數(shù)據(jù)發(fā)給監(jiān)測服務(wù)器。

監(jiān)測服務(wù)器獲得GPS校時(shí)及斷路器變位信息，結(jié)合一次系統(tǒng)接線圖，進(jìn)行斷路器開斷電流的計(jì)算，根據(jù)真空斷路器電壽命的數(shù)學(xué)模型公式立即計(jì)算出斷路器的剩余歷史壽命。

3 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（1）為了降低項(xiàng)目的成本，一個(gè)變電站內(nèi)僅在主變高壓側(cè)或低壓側(cè)安裝一組Rogowski線圈，并通過軟件判斷該段母線上變位開關(guān)的截?cái)嚯娏髦怠?/p>

（2）為了準(zhǔn)確計(jì)算出真空斷路器的剩余電壽命，將采集單元的信號按GPS時(shí)鐘進(jìn)行同步合并處理，按照IEC61850協(xié)議上傳電流數(shù)值，接收GPS對時(shí)信號，保持與站內(nèi)設(shè)備同步，接收綜自斷路器變位信號和電流數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、存儲(chǔ)，并計(jì)算出真空斷路器的剩余壽命。

（3）系統(tǒng)可以記錄開關(guān)截?cái)嚯娏鞯牟ㄐ巍⑹Ｓ嚯妷勖⑻峁┹^強(qiáng)大的查詢功能，將監(jiān)測結(jié)果形成報(bào)表并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布給相關(guān)單位；系統(tǒng)給狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

4 結(jié)論

綜合上述研究，該套系統(tǒng)可以在線真實(shí)反映真空斷路器實(shí)際的電壽命分?jǐn)嗄芰Α０凑丈鲜隼碚摚裘總€(gè)環(huán)節(jié)配合正常，則可以實(shí)現(xiàn)對真空斷路器的狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)檢修，為變電站的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行帶來良好效益，同時(shí)也為下一步探索智能電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中變電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測提供一條新的途徑。

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