断路器作为绝缘装置,在电网中它起着重要的作用：控制和保护电网其他设备,当它发生故障时会引起电网事故，引发安全事故。而机械故障是引起高压断路器故障的主要原因,通过加强对断路器机械特性的在线监测,能及时了解断路器的工作状态和缺陷部位,提高检修的针对性,降低维修费用,可显著提高电力系统的可靠性。
长期以来的计划检修,浪费了大量的人力、物力和财力,同时也造成了停电损失和设备寿命的降低。目前,电力系统单位正致力于高压断路器由计划检修到状态检修的转变,不再以投入年限和动作次数作为衡量标准,而是以设备的实际状态为维修依据。用状态检修取代传统的定期检修已是发展的必然趋势。
在线监测内容
机械故障是断路器故障的主要原因,有关断路器机械状态的监测主要有行程—时间的监测、分合闸线圈电流的监测及操作过程振动信号的监测等。
1.1断路器行程—时间特性曲线监测
行程—时间特性曲线是断路器工作状态的重要表征,通过在动触头下或触头的绝缘拉杆下安装位移传感器,再经过采样滤波后,可得到断路器动触头行程随时间的变化关系。通过对行程位移的监测还可以提取各种机械动作参数,进而判断断路器操动机构的健康状况。一般来说,各种机械动作参数都有其最佳的取值范围,如动触头的最大分(合)闸速度不宜过大,否则会对机构零部件造成重大撞击;若分、合闸速度过小,又会造成动触头不能可靠地进分、合闸操作,使断路器工作失效。
1.2分合闸线圈电流的监测
断路器在分合闸过程中,线圈电流随时间而变化。通过对断路器分合闸线圈电流的监测,可计算操动机构的启动时间、拉杆运动时间、线圈通电时间等,同时结合断路器自身的参数范围,可判断断路器是否发生偷跳、误动、拒动等运行状态。
1.3机械振动信号的在线监测
由于断路器在分合闸操作中所产生的振动信号无规则的,加上现场环境噪声的影响,使得分析处理起来比较困难。断路器机械状态的改变将导致振动信号的变化,这是利用振动信号作为故障诊断的理论依据。通过适当的检测手段和信号处理方法,可以识别振动故障源。断路器的很多故障都能从相关监测量的波形上直接表现出来。例如基座螺丝松动;操作系统的线圈卡塞;拉杆和转轴连接部分出现卡塞;操动机构线圈发生卡塞。因此,振动信号的辨识是断路器振动信号监测的重要内容,其特点主要有:
(1)具有高强度冲击、高速度运动特点;
(2)振动信号具有瞬时非平稳性,不具有周期性;
(3)在制动、缓冲过程中,具有强烈的冲击振动。
断路器在线监测与诊断技术近年来受到了高度重视,但现有的在线监测装置功能不全,缺乏足够的数据积累,故障诊断分析能力也存在不足,仍需加强基础性的研究。随着传感技术、计算机技术、信号处理技术的日趋完善,断路器在线监测技术己进入一个新的发展阶段,开展综合性的高压断路器在线监测技术具有重要的理论和实用价值。
