高压断路器在线监测与故障诊断系统研究10000大工奥鹏.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高压断路器在线监测与故障诊断系统研究10000大工奥鹏.精品文档. 网络教育学院专 科 生 毕 业 大 作 业题 目： 高压断路器在线监测与故障诊断系统研究 学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日内容摘要高压断路器对电力系统的安全运行起着极其重要的作用，因此监测断路器的运行状况具有十分重要的意义。本文阐述了对断路器各个参数的监测，给出了断路器常见的故障及诊断方法。并通过比较国内外断路器在线监测装置的使用情况，分析了当前断路器在线监测系统的运行特性及变化趋势，为提高运行可

2、靠性和实施状态检修提供了依据和参考。最后指出了现阶段存在的问题和今后的研究方向。关键词：断路器；状态监测；故障诊断目 录内容摘要I引 言11 高压断路器21.1 高压断路器21.2 高压断路器在状态监测的意义21.3 高压断路器在状态监测中的发展趋势32 高压断路器的在线监测与故障诊断系统42.1 高压断路器的在线监测的具体方法42.1.1 断路器合、分闸线圈电流监测42.1.2 机械振动信号的监测42.1.3 断路器动触头位移、速度的监测52.1.4 合、分闸时间监测52.1.5 开断电流累计监测62.1.6 其它监测62.2 基于监测系统的故障诊断研究62.2.1 高压断路器的常见故障分析

3、62.2.2 故障诊断82.3 在线监测与故障诊断系统的关键技术92.3.1 传感技术92.2.2 故障诊断技术92.2.3 电磁兼容技术102.2. 与其他系统的兼容与扩展技术102.4 高压断路器在线监测与故障诊断系统112.4.1 系统结构及信号量的选择112.4.2 机械状态诊断法122.4.3 应用该系统的一些结论143 结论与展望15引 言随着电力体制改革的深入，在电力市场，电力系统需要进一步提高电力设备的可靠性。保证运行可靠性和维修经济性成为输电、发电企业适应市澈争的迫切需要，用状态检修模式取代现有的计划检修模式，是电力工业发展的趋势。根据国家电力公司公布实施的要求，电力公司应根

4、据自身设备的实际及人员、资金情况，选择一些查合实施状态检修的设备，先在一定范围内开展工作。550kV、220kV、110kV高压开关、厂地高压开关都已经被列入实施状态检测的范畴。据资料介绍，美国于1995年颁布了电气设备绝缘诊断方法导则，现已转向以在线监测为主，并已制定出有关标准。日本上世纪80年代开始进入以状态监测为基础的预知维修时代，其该项技术的研究与应用进展很快，并已积累了大量数据与经验，逐步形成了一些标准和较成熟的方法。1998年的GIS智能维护中就有监测内部电晕、分解气体、导音、耐电压特性、温升等项目。德国频谱化学和频谱应用研究所、科技研究与发展所的中央实验室开发的离子迁移率频谱仪（

5、由分析传感器系统公司制造），作为SF6断路器气体现场监测的工具，已在巴西的电力部门成功应用。在美国有50%以上的电力公司已经应用状态检修技术对发电设备实施状态检修，该监测数据既可通过现场PC机，也可通过RS232/485接口远程通信获得，并且存储数据长达10年之久，目前该产品已进入中国市场。国内进行此项研究的大专院校、科研院所已有不少，虽各有侧重点，但真正达到生产单位目的并投入实际应用的不多。有的过于庞大，如从设备状态监测到专家诊断到寿命评估，由于其中涉及的领域非常广泛，有的尚在基础研究阶段，因而往往难以实现；有的过于简单，尚不能判断设备的健康状况。本文主要介绍实现基于在线状态监测对电气设备进

6、行状态检修与故障诊断。在线监测能准确、实时地反映电气设备的状况和预测使用寿命，为检修决策提供依据。电气设备状态监测不仅是设备状态检修模式的基础，也符合无人值守变电站目前我国电力部门正在实施的电气运行管理模式的发展需要。这就要求电力企业逐步形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式，以提高设备的可靠性并降低电力成本。获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款

7、1 高压断路器1.1 高压断路器高压断路器是高压电器中最重要的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。它在电网中的作用有两方面：其一是控制作用；其二是保护作用。 根据以上所述，断路器在电力系统中承担着非常重要的任务，不仅能接通或断开负荷电流，而且还能断开短路电流。因此，断路器必须满足以下基本要求。（1）工作可靠。 （2）具有足够的开断能力。（3）具有尽可能短的切断时间。 （4）具有自动重合闸性能。（5）具有足够的机械强度和良好的稳定性能 （6）结构简单、价格低廉。一些机械设备甚至与发电机、变压器和各种绝缘设备的在线监测和故障诊断相比较，高压开关设备的在线监测和故障诊断开展明显要晚。问题

8、更多。这可能是由于高压开关设备与其他设备相比，有以下特点。 (1)高压开关设备的结构更复杂，更多样化。事故种类也多样化。（2)高压开关绝大多数经常不动作，而其动作(包括机构、灭弧等)可靠性又极为重要。 (3)高压开关设备的价格和重要性较其他电站设备如锅炉、汽轮机、发电机和变压器等要差。1.2 高压断路器在状态监测的意义1.3 高压断路器在状态监测中的发展趋势获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过

9、之后再付款2 高压断路器的在线监测与故障诊断系统2.1 高压断路器的在线监测的具体方法高压断路器在线监测的参数很多，但是究其关键影响因素结合相关文献的高压断路器的故障调查主要还是高压断路器的机械寿命跟电气寿命的监测。于是跟据这一需要选择相应的参数，其要监测的量分闸线圈电流信号、动触头位移信号、振动信号、开断电流信号和开端次数。然后再根据相应的理论和方法来判断高压断路器的运行状态。2.1.1 断路器合、分闸线圈电流监测高压断路器一般都以电磁铁作为操作的第一级控制元件，操动机构中使用的绝大部分是直流电磁铁。当线圈中通过电流时，在电磁铁内产生磁通，动铁芯受磁力吸引，使断路器分闸或合闸。从能量角度看，

10、电磁铁的作用是把来自电源的电能转化为磁能，并通过动铁芯的动作，再转换成机械能输出。合、分闸线圈的电流中含有可作为诊断机械故障用的丰富信息，可以选用补偿式电流传感器监测电流信号。对线圈电流的监测主要是提取事件发生的相对时刻，根据时间间隔来判断故障征兆，对于诊断拒动、误动故障有效。2.1.2 机械振动信号的监测2.1.3 断路器动触头位移、速度的监测2.1.4 合、分闸时间监测关于合分闸时间及同期的测量电路原理，如图1所示。在断路器断口上下接线端子接上测量信号线，当断路器合上时，信号线上有电流流过，经光电隔离器、电压比较器，输出高电平信号；当断路器分开时，信号线上无电流通过，输出信号是低电平。测量

11、系统以一定时间周期同时读取所有断口的信号，以操作线圈电流信号为起点，计算出各相各断口的分合闸时间和相间的同期差。这种技术只能用于临时性监测。图1 测量原理图获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款图2 分合闸典型电流波形分析电流波形可知，电流有两个峰值点和一个谷值点。以t0 为命令时间的零点，特征参数有t1，t2，t3，t4，t5，I1，I2，I3 等。引起线圈电流变化的因素很多，如电压

12、、铁芯空行程、摩擦阻力、卡滞以及操作机构的机械动作状况等。通过对实际的操作线圈电流绘制波形图的分析便能得出断路器的运行状态，同时可以进行故障的诊断。例如，如果出现三个峰值点的话，可能是电磁铁动静铁芯吸合不良；如果波形是上升趋势，同时还有波动的话，可能是卡滞或空行程太小。2.1.5 开断电流累计监测2.1.6 其它监测除此之外，还应该包括对动态电阻的监测、真空度的监测等等。2.2 基于监测系统的故障诊断研究2.2.1 高压断路器的常见故障分析根据国内外对断路器运行情况的统计得出，机械故障占总故障的70%，电气故障其次。为预防发生故障，断路器每个一段时间就要进行检修和维护。其中机械类故障有：断路器

13、故障的处理原则是先机械，后电气。因为如果机械部分故障未排除的情况下，使用电动操作，很容易扩大事故范围。配电所高压断路器机械故障常见的有：1断路器小车推不到位。检查：检查锁闭杆是否变形，锁闭孔是否移位，右侧闭锁板是否到位，航空插头后闭锁杆有无变形。处理：锁闭杆变形可视情况就地或拆下处理。锁闭孔移位则需拉出小车至分间外，进入分间调整锁闭孔。右侧闭锁板未到位，则用操作手柄将其操作到位。航空插头后闭锁杆变形需拉出小车至分间外，进入分间调整，或拆下处理。2断路器拒合。检查：用操作手柄进行手动合闸，其故障分两种情况：A.合闸顶杆未与托架接触。B.合闸顶杆已将托架滚轮顶至合闸位，但松开操作手柄后滚轮未保持，

14、随顶杆落下。处理：A种情况属托架位置偏移或托架固定销钉脱落，在光线很好的情况下仔细检查机构，若是位置偏移，则根据偏移方向调整复位；若是托架固定销钉脱落，则重新装配滚轮轴，用合格销钉固定。B种情况属合闸闭锁半月板扣入过少或未扣入，使合闸无法保持。调整半月板右侧的返回弹簧，使半月板开口位置适当，但要注意调整适度不要过量，以免造成拒分。注意：以上两点均需在断路器能量全部释放的情况下进行。3断路器拒分。检查：按下紧急分闸按钮无反应，脚踩紧急分闸板无反应。原因一：分闸板变形或脱落。原因二：分闸板与连杆脱落。原因三：机构分闸连板角度过小。原因四：分闸弹簧脱落。处理：若是原因一则拆下分闸板，将其整形恢复原状

15、后重新固定在原位。若是原因二则将分闸板与连杆重新连接。若是原因三则调整机构分闸连板使其角度略小于180度。若是原因四，则将分闸弹簧重新旋入板孔内。4断路器小车拉不出来。检查：右侧闭锁板是否已解除闭锁。紧急分闸连杆是否卡滞。如上述检查未发现异常，那么基本就是行程开关连杆档板已移位到断路器前端。处理：拔下航空插头，打开断路器外盖，由体形较小的人从断路器下侧钻进去，拆下断路器前端下侧档板，拉出小车后重新装上档板。电气类故障有：现有配电所内高压断路器大部采用电磁操作机构，电磁操作机构，其电路非常简单，一共就三条回路。一条合闸控制回路，一条合闸回路，一条分闸控制回路。且其对应的设备也较单一，合闸控制回路

16、所涉及的设备就是位置行程开关、断路器辅助开关的常闭触点、合闸接触器。合闸回路所涉及的设备就是合闸熔断器、合闸接触器触点、合闸线圈。分闸控制回路所涉及的设备就是断路器辅助开关的常开触点、分闸线圈。配电所高压断路器电气故障常见的有：1断路器拒合。检查：一人在控制屏对断路器进行合闸操作，一人在断路器当地观察。2断路器拒分。检查：一人在控制屏对断路器进行分闸操作，一人在断路器当地观察。2.2.2 故障诊断获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所

17、以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款2.3 在线监测与故障诊断系统的关键技术52.3.1 传感技术这是信号获取技术。当前需要发展举例：(1)六氟化硫的低湿传感技术；(2)廉价简易的真空度传感技术(3)低价、小尺寸的温度传感技术；(4)开断能力如燃弧时间等的监测技术；(5)具有综合监测能力的传感技术，如：(a)机械振动传感技术，可检测机械故障，机械零件脱落，出现局部放电的绝缘不良、小电流电弧和接触不良等。(b)电磁波传感技术，可检测出现局部放电的绝缘不良、小电流电弧和接触不良等。2.2.2 故障诊断技术2.2.3 电磁兼容技术2.2.4 与其他系统的兼容与扩展技术2.4 高压断路器

18、在线监测与故障诊断系统62.4.1 系统结构及信号量的选择整个检测与诊断系统在空间分布上由分散安装于各断路器机构箱中的数据采集单元及位于电站控制室中的主机屏两大块所组成，二者用通讯电缆传输数据。在功能结构上由机械量监测部分、电寿命监测部分及综合诊断与信号输出部分3 大部分组成，其总体结构见图3。图3 断路器监测与诊断系统总体结构机械量监测部分中每个数据采集站实时监视断路器分闸线圈电流及合闸线圈电流，由分合闸线圈电流信号电平起动高速采样电路，记录分合闸线圈电流波形及振动传感器(装于断路器内) 的振动波形。每个数据站还实时监视断路器储能电机的动作状态信息, 如液压机构的油泵电机补压的频度，或弹簧机

19、构储能电机的储能时间。电寿命监测部分中，视断路器台数的不同在工控机插槽中装有若干块电寿命模板，每板可采集处理5 台(共15 路) 断路器的开断电流信号，每台主机限额最多插6 块板，共可进行30 台计90 相的电寿命监测。综合诊断与结果输出部分除专家系统软件外，还有打印机、显示器、远传通讯及警示信号输出。每个数据采集站和每块电寿命模板都是以80C196 单片机为核心的智能模板。整个系统一面主屏最多能监视30 台断路器各相的电寿命及机械信号。上述监测信号的选择是由施工、造价、信息价值及是否可靠等多方面的因素所决定的, 是近5 年来在调研、调试、安装与试运行中与用户反复多次推敲取舍所决定的, 有较高

20、的工程适用性与性能价格比。2.4.2 机械状态诊断法2.4.3 应用该系统的一些结论3 结论与展望压断路器在线监测系统是基于高压断路器在线和离线数据的分析而进行故障诊断，旨在提高其安全运行水平。高压断路器一般是按规程要求定期进行预防性试验，通过对测得的数据进行分析，对设备的状况作出判断，进行针对性的检修，它与检修试验者的经验及试验手段密切相关。随着计算机和微电子技术的发展，采用人工智能的专家系统的方法可以综合许多专家的知识和现场工程师的经验，提高判断分析的准确性，避免设备的意外故障发生。即在事先得到控制。纵观国内外电气设备状态监测的研究和应用状况，已投入使用的状态监测装置或系统，还存在一些问题

21、和不足。主要表现在以下几个方面：获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款参考文献1 陈维荣.电力系统设备状态监测的概念及现状.电网技术，2000,24(11):1217.2 徐澄.高压电力设各综合诊断管理系统研究.高电压技术，2003，29(1):3132.3 李建基，高压断路器及其应用.中国电力出版社.2004年1月，第一版.4 李毅然，断路器常见常见故障的诊断及其处理的方法.供水供电.2007年3月，第1版.5 许靖电力设备状态检修技术研究综述电网技术2000，24(8):48526 关永刚, 黄瑜珑等.基于振动信号的高压断路器机械故障诊断.高电压技术,2000,26: 66