高压断路器的在线监测与故障诊断 赵景茜 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) 摘要：针对高压断路器在线监测的需求，探讨了信号采集、信号处理、故障分类等环节的 处理方法，结合变电站自动化的发展趋势，探讨了基于IEC850的在线监测系统模型，使工程 上更有实践性。 关键词：高压断路器：在线监测：故障识别：：变电站自动化 1.引言 状态检修的实现手段为在线监测。若能 在设备不离线的情况下，获知其运行状态， 随着我国社会和经济的快速发展，电力系 及时作出或调整检修计划，将大大节省人力 统在国民经济中的地位越来越为重要，电力系 和财力资源，提高电力系统运行可靠性，进 统的容量也在快速不断地增加，这就对电力设 一步推进变电站自动化。 备的可靠性提出了更高的要求。而高压断路器 2.2高压断路器概述 又是所有电力设备中最重要的设备，在系统中 相比其他静止设备，高压断路器需要不 起着控制和保护的作用。高压断路器能否持续 断进行动作，且承担电弧开断工作。因此它 可靠的运行对电力系统的安全、稳定有着十分 结构复杂，零部件多样，故障种类也较为繁 重要的影响。因此，研究如何准确并及时地诊 杂，故障诊断不易。 断断路器故障类型及严重程度具有十分重要 2.2.1高压断路器故障种类 的现实意义。 根据国际大电网会议以及国内有关部 文献[1]叙述了电力设备在线监测的发展 门对高压断路器故障的统计结果表明，由机 现状，文献[2][14]用各种不同的方法进行了 械性能下降引起故障占断路器运行中故障 信号处理和故障识别，文献[15][16]介绍了基 的70%：由辅助电路和控制电路的电故障引 于IEC61850的在线监测系统模型设计。 起的占19%：由绝缘问题引起的故障占 最后本文在以上基础上改进了信号处理 8.3%。可见机械性能老化是断路器故障的 和故障识别方法，并在变电站自动化方面做了 主要原因。每种故障对应的特征信号不同， 一定的创新。 下文中将着重分析机械状态对应的振动信 号，其余信号较之更为简单，可用类似方法 2.问题的提出 进行处理。 2.1状态检修及在线监测 2.2.2高压断路器的电寿命和机械寿命 随着传感技术、微机技术、数据采集与 断路器的电寿命取决于触头的磨损，而 处理技术等高新科技的发展与应用，出现了 触头磨损又取决于燃弧放电量。 一种新的检修技术一一状态检修。不同于之 前的“事故检修”和“预防检修”，状态检 q= idt 修是一种基于设备状态的检修方式，它以数 其中i为开断电流，t为燃弧时间。 据为依据作出检修决策，旨在不影响设备正 断路器由于频繁动作，不可避免地造成 常运行的情况下，通过各种方法对设备健康 机械损伤，且这种机械损伤远大于电损伤。 水平进行监视和评估。既可实时了解设备的 锈蚀和变形都会造成断路器无法正常开断。 运行状态，又可捕捉故障征兆，及时作出针 一般以断路器的开断次数作为衡量其机械 对性的检修计划，防止事故发生或事故扩大。 寿命的重要指标。高压断路器的在线监测与故障诊断 赵景茜 指导老师：刘东 （上海交通大学 电气工程系，上海市 200240；） 摘 要：针对高压断路器在线监测的需求，探讨了信号采集、信号处理、故障分类等环节的 处理方法，结合变电站自动化的发展趋势，探讨了基于IEC850的在线监测系统模型，使工程 上更有实践性。 关键词：高压断路器；在线监测； 故障识别；；变电站自动化 1．引言 随着我国社会和经济的快速发展，电力系 统在国民经济中的地位越来越为重要，电力系 统的容量也在快速不断地增加，这就对电力设 备的可靠性提出了更高的要求。而高压断路器 又是所有电力设备中最重要的设备，在系统中 起着控制和保护的作用。高压断路器能否持续 可靠的运行对电力系统的安全、稳定有着十分 重要的影响。因此，研究如何准确并及时地诊 断断路器故障类型及严重程度具有十分重要 的现实意义。 文献[1]叙述了电力设备在线监测的发展 现状，文献[2]~[14]用各种不同的方法进行了 信号处理和故障识别，文献[15][16]介绍了基 于IEC61850的在线监测系统模型设计。 最后本文在以上基础上改进了信号处理 和故障识别方法，并在变电站自动化方面做了 一定的创新。 2．问题的提出 2.1 状态检修及在线监测 随着传感技术、微机技术、数据采集与 处理技术等高新科技的发展与应用，出现了 一种新的检修技术一一状态检修。不同于之 前的“事故检修”和“预防检修”，状态检 修是一种基于设备状态的检修方式，它以数 据为依据作出检修决策，旨在不影响设备正 常运行的情况下，通过各种方法对设备健康 水平进行监视和评估。既可实时了解设备的 运行状态，又可捕捉故障征兆，及时作出针 对性的检修计划，防止事故发生或事故扩大。 状态检修的实现手段为在线监测。若能 在设备不离线的情况下，获知其运行状态， 及时作出或调整检修计划，将大大节省人力 和财力资源，提高电力系统运行可靠性，进 一步推进变电站自动化。 2.2 高压断路器概述 相比其他静止设备，高压断路器需要不 断进行动作，且承担电弧开断工作。因此它 结构复杂，零部件多样，故障种类也较为繁 杂，故障诊断不易。 2.2.1 高压断路器故障种类 根据国际大电网会议以及国内有关部 门对高压断路器故障的统计结果表明，由机 械性能下降引起故障占断路器运行中故障 的 70％；由辅助电路和控制电路的电故障引 起的占 19％；由绝缘问题引起的故障占 8．3％。可见机械性能老化是断路器故障的 主要原因。每种故障对应的特征信号不同， 下文中将着重分析机械状态对应的振动信 号，其余信号较之更为简单，可用类似方法 进行处理。 2.2.2 高压断路器的电寿命和机械寿命 断路器的电寿命取决于触头的磨损，而 触头磨损又取决于燃弧放电量。 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ᔨ￾ 其中 i 为开断电流，t 为燃弧时间。 断路器由于频繁动作，不可避免地造成 机械损伤，且这种机械损伤远大于电损伤。 锈蚀和变形都会造成断路器无法正常开断。 一般以断路器的开断次数作为衡量其机械 寿命的重要指标