SF6断路器在线监测..doc

SF6断路器在线监测 前言 SF6断路器在线监测仪主要记录断路器开关动作时操动机构合分闸线圈的电压、电流波形，操动机构和监控回路各开关触点动作间隔。由数据计算确定断路器的开断性能及操动机构的运行性能；通过分别累计断路器3相主回路各次开断电流大小并折算成断路器触头磨损量，确定断路器开关检修期限；同时可以方便地监测断路器工作现场的环境温度。 SF6状态监测系统方案设计 SF6断路器常见故障分析 要对高压断路器施行有效的在线监测,就必须先通过信息收集和统计数据分析的方式从断路器运作原理、硬件结构以及各部位的故障概率等角度,推断在线状态监测系统需要针对性监测的故障类型、状态参数、关键部件。国际大电网会议(CIGRE)曾在 1974～1991年间,两次针对 63kV 及以上电压等级的各式断路器进行了设备可靠性调查研究,为我们提供了高压断路器常见故障类型及其占比分布情况等有用信息,为断路器状态检测系统的研发起到了重要的指向作用。下表列出了第二届 CIGRE 调查的相关信息。 从上表统计数据中,我们不难看出超过半数的断路器主要故障和次要故障都集中于机械操动机构。尤其是,1978 年后安装的 72.5kV 以上单压式SF6高压断路器的事故统计数据也同样表明操动机构及辅助回路的事故占 75%,灭弧室及绝缘部分占 20%,来自国内的统计也有类似情况。根据相关数据我们得到高压断路器常见故障及监测项目关系图,如图2-1,可见对于高压断路器,机械故障最主要故障来源,绝缘劣化次之。所以设计SF6高压断路器在线监测系统,应首要研究“开关机械操动系统特性”和“绝缘灭弧特性”两个主要对象的在线监测。 图一 故障与监测项目关系图 1.2方案总体设计 图二 系统整体结构示意图 在断路器及附属设施上加装各类传感器对断路器机械特性、绝缘性能、电气寿命状态数据的实施采测。在变电站微机控保室加装的在线监测屏安装部署有 DH2000 通讯主机及各状态监测子系统的通讯、采集主机,用于处理现场传感器上传来的状态信息数据。独立敷设的通讯网路(RS485 总线)将信号传递给各功能模块子系统进行数据处理,并上传到在线监测屏通讯管理机进行数据汇总处理(综合运算、比对波形“指纹”、比对规程设置阀值、存档数据库等)。另外,按照与保护厂家约定,RS485 总线执行遵循 MODBUSRTU 规约,可以为厂家后台管理机提供共享数据。基于 B/S 结构的后台综合管理软件平台融合各状态信息形成诊断参考结果,并通过基于 TCP/IP 协议的供电公司电力局域网上传远程服务器,为供电公司的县调度所 SCADA 系统，运检部 PMS 系统和状态性检修管理系统提供数据参考。 图三 系统原理结构框图 对单台断路器的“SF6断路器在线监测子系统” 硬件结构原理图如下图： 图四 单套“SF6断路器在线监测子系统”硬件结构原理图 整个变电站的断路器在线监测系统由与断路器个体数据相同的单套监测子系统搭建而成。单套断路器在线监测系统主要包含: 断路器状态量采集子系统和远程数据管理子系统。前者侧重硬件,由传感器网络、信号调理电路、信号采集卡、电源模块和上位机构成。后者侧重软件,是以 VC++开发的数据采集处理和数据综合管理程序,安装在微机控保室内的 PC 机上,用于管控各参数的轮询数据收集,并负责采集数据的汇总处理、分类存储、界面显示和报表打印功能。两个子系统通过站内 RS485 总线实现通讯、数据传输。 高压断路器在线监测系统分为两层,底层为现场数据采集单元,它们对断路器动作的实时数据(如开断电流、线圈电流、行程及振动等信号)进行采集、存储及处理,然后将采集、处理后的数据一并上传到后台机。上位机对现场数据采集单元上传的数据进行相应的处理,完成处理结果的存储、显示、故障诊断、打印等功能,实现对整个变电站所有高压断路器的在线监测与管理。在整个系统中,每台断路器配装一个现场数据采集单元。用一台工控机作为后台机接收现场采集单元的上传数据,负责全站断路器的状态监测和设备管理。后台机和现场数据采集单元之间通过RS485总线实现采集数据和控制命令的传送与通信。 本系统对站内原有系统硬件仅做小幅度改造和加装,软件仅增加了高压断路器状态监测子界面和数据库功能表单,与原站内后台机控保软件系统互不干扰,具有结构简单,功能独立,便于维护和使用等优点。 系统重点监测量选择与监测方法 2.1、 机械操动机构状态监测量的选择 操动机构是断路器的重要组成部分，工作可靠性在很大程度上依赖于操动机构的动作可靠性。针对现场断路器所采用弹簧操动机构， 监测仪选用磁平衡式霍尔电压电流传感器对断路器操动机构动作时合分闸线圈的电压电流信号进行测量。根据测得的电压、电流波形计算操动机构的启动时间、拉杆运动时间、线圈通电时间等，并可根据断路器自身参数