高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

摘要：描述了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的智能裝置及其考慮的監(jiān)測(cè)因素。此智能裝置可以長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)高壓斷路器動(dòng)作過(guò)程中的機(jī)械參量，為斷路器機(jī)械故障診斷和狀態(tài)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：高壓斷路器；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；傳感器；

0 引言
斷路器的可靠性是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件。根據(jù)GLGRE的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，斷路器的主要故障為機(jī)械故障，而其中大多數(shù)故障為操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障。加強(qiáng)機(jī)械故障的檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，對(duì)降低設(shè)備故障率，提高電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的性能具有十分重要的實(shí)際意義。
從20世紀(jì)70年代開始就出現(xiàn)了微機(jī)型高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)量?jī)x器等監(jiān)測(cè)裝置和系統(tǒng)，對(duì)斷路器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，以便及時(shí)采取預(yù)防措施，避免停電等重大事故發(fā)生。
通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的分析發(fā)現(xiàn)，目前斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚存在幾個(gè)問題：
(1)數(shù)據(jù)分析能力不足，缺乏數(shù)據(jù)積累，無(wú)法進(jìn)行故障分析與診斷能力。因此需要擴(kuò)展系統(tǒng)功能，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，強(qiáng)化故障分析與診斷功能。
(2)僅關(guān)注機(jī)械參量的計(jì)算結(jié)果，缺乏對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程的關(guān)注。
(3)目前的高壓斷路器檢測(cè)系裝置存在壽命短、精度低，性價(jià)比低，無(wú)法在實(shí)際工程應(yīng)用中高效應(yīng)用和推廣。因此，新型在線監(jiān)測(cè)裝置需要提高監(jiān)測(cè)精度和使用壽命，提高系統(tǒng)的性價(jià)比。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，本文研究一種新的高壓斷路器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，記錄斷路器分、合閘過(guò)程中的信號(hào)，提供高精度、高時(shí)間分辨率的數(shù)據(jù)，改善系統(tǒng)的性價(jià)比，為高壓斷路器的故障診斷和預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)由上位機(jī)軟件和分布式高壓斷路器機(jī)械參量在線監(jiān)測(cè)儀組成。上位機(jī)與在線監(jiān)測(cè)儀通過(guò)RS485接口連接，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

在線監(jiān)測(cè)儀通過(guò)傳感器及變送器采集來(lái)自真空斷路器的動(dòng)作信息，一旦發(fā)生斷路器分、合閘信號(hào)等符合的起動(dòng)條件，儀器就開始啟動(dòng)采集數(shù)據(jù)程序。首先，上位機(jī)軟件按照一定規(guī)則輪詢各在線檢測(cè)儀，當(dāng)有應(yīng)答，則采集儀器記錄的監(jiān)測(cè)斷路器的動(dòng)作數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)中，積累歷史數(shù)據(jù)。上位機(jī)軟件課根據(jù)設(shè)置，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總和分析，計(jì)算出所監(jiān)測(cè)高壓斷路器的機(jī)械參量，并輸出斷路器動(dòng)作過(guò)程曲線。
另外，系統(tǒng)在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)故障特征及發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)和診斷，可依據(jù)故障的模式和等級(jí)，做出報(bào)警。根據(jù)專家規(guī)則，可對(duì)設(shè)備檢修提出合理化建議。

2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分軟件和硬件兩部分。
2．1 在線檢測(cè)儀的實(shí)現(xiàn)
其中，硬件部分主要為在線監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)分布式高壓斷路器機(jī)械參量的采集和上傳，每個(gè)通道由主控板、接口板和接線板三部分組成。本系統(tǒng)可靈活實(shí)現(xiàn)接口板和主控板的程序上載以適應(yīng)不同的監(jiān)測(cè)要求，最大程度上保證產(chǎn)品的性價(jià)比。在線檢測(cè)儀可將最高達(dá)4個(gè)通道接到接線主面板上，數(shù)據(jù)采集通道和接線主面板裝在一個(gè)機(jī)箱中而組成完整的在線監(jiān)測(cè)裝置。上位機(jī)能帶16個(gè)通道，而且還根據(jù)需要進(jìn)行高效、低成本擴(kuò)展，僅僅需要RS485通訊芯片即可(更好驅(qū)動(dòng)的芯片)。監(jiān)測(cè)儀硬件部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。