高压断路器在线监测系统

1.1 系统简介
高压断路器(或称高压开关)它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。
高压断路器在线监测系统采用先进的传感器技术、数据通信技术与在线监测技术，可实现对高压断路器运行状态、动作过程的实时在线监测；实现对操动机构和储能机构的故障诊断；实现对触头电寿命的综合分析，进而对高压断路器存在的拒动、误动等隐患进行预警，为高压断路器的状态检修提供充分的依据。
高压断路器在线监测系统能对断路器的开断电流与开断次数、分闸线圈电流、合闸线圈电流、分合闸控制电源电压、储能电机电流、储能电机电源电压、断路器辅助接点、储能系统辅助接点、触头行程以及机械振动等重要状态信息进行在线监测，适用于不同10kV∼500kV电压等级的SF6及真空高压断路器，能同时对一个变电站内多台断路器进行实时监测与诊断，监测数据可远程上传。
系统采用传感器体外安装方式，无需更改运行中高压断路器的机械部件及控制系统接线，对高压断路器运行无影响，安全可靠，能够有效地提高对高压断路器的监测和管理水平。

1.2 系统结构


系统结构图
高压断路器在线监测系统采用分层、分布式系统结构。其结构如图所示，系统包括主站系统、通信系统、分布式监测装置三部分。
分布式监测装置又称下位机，由单片微机系统组成，安装在各监测断路器处，主要完成断路器各电气参数、机械参数的数据采集，并通过通讯系统总线，按照特定的通信规约将数据上传给主站系统。通信系统基于485总线和以太网，用于下位机与主站系统的通讯联络。主站系统主要完成与下位机的通讯、数据的分析处理、运行参数波形曲线的显示、报表的显示打印、综合诊断分析、下位机的监视等功能。
主站系统软件层次结构如下图所示。串口通信驱动负责硬件层收发串口数据，101协议驱动负责链路层通信过程控制及数据帧收发，用户数据驱动负责各子站用户数据的交换，并同数据库及显示操作界面交互，参数计算驱动负责进行各参数计算并同数据库及显示操作界面交互。

软件层次结构

1.３ 系统功能
1、对断路器操动机构进行监测和诊断。
1）、监测量：
（1）断路器合、分闸线圈电流；
（2）分合闸控制电源电压；
（3）断路器动作过程机械振动；
（4）断路器动作行程；
（5）断路器辅助接点动作。
2）、诊断分析与预警、报警
（1）断路器动作过程特征参数计算
（合闸时间、分闸时间、同期性、分合闸行程、超行程、分合闸速度、振动局部能量最大值等）；
（2）断路器动作过程特征参数趋势分析；
（3）断路器动作记录及统计；
（4）断路器动作过程特征参数越限预警；
（5）断路器动作故障报警。
2、对断路器触头电寿命进行监测和诊断。
1）、监测量：
（1）断路器开断电流、开断次数；
2）、诊断分析与预警、报警
（1）断路器电寿命计算（电磨损、å∫i2dt）；
（2）断路器电寿命（触头磨损）趋势分析；
（3）断路器电寿命参数越限报警。
3、对断路器储能机构进行监测和诊断。
1）、监测量：
（1）储能机构工作电流、动作时间；
（2）储能电机电源电压。
2）、诊断分析与预警、报警
（1）储能动作过程特征参数计算（储能时间、动作次数等）；
（2）储能动作过程特征参数趋势分析；
（3）储能机构动作过程特征参数越限预警；
（4）储能机构故障报警。
1.4 对高压断路器常见故障的诊断方法
1、操动机构部分
1）、常见故障：
分合闸控制电源故障，分闸线圈、合闸线圈损坏，机械部件损坏，机构卡滞等，造成高压断路器拒动、误动、动作性能下降等。
2）、诊断方法：
通过分合闸控制电源电压，分析分合闸控制电源是否存在故障。
通过分闸线圈电流、合闸线圈电流、分合闸控制电源电压，分析分闸线圈、合闸线圈是否存在损坏。
通过断路器辅助接点、触头行程、机械振动，分析分合闸时间、同期性、分合闸速度等，判断机械部件是否有损坏，机构是否有卡滞等。
2、断路器触头部分
1）、常见故障：
触头机械磨损、电磨损，造成高压断路器开断性能下降、甚至无法开断等。
2）、诊断方法：
通过断路器开断电流和开断次数，判断断路器触头电寿命。
3、储能机构部分
1）、常见故障：
储能电机损坏，储能电机电源故障，机械部件损坏，机构卡滞等，造成高压储能电机拒动、无法储能等。
2）、诊断方法：
通过储能电机电源电压，分析储能电机电源是否存在故障。
通过储能电机电流，分析储能电机线圈是否存在损坏。
通过储能机构辅助接点，分析储能机构的机械部件是否有损坏，机构是否有卡滞等。
断路器操动机构部分、储能系统部分、断路器触头部分的故障，都可能造成高压断路器拒动、误动、动作性能下降等整体故障。