智能断路器在线监测技术交流

智能断路器在线监测技术交流2013年09月17日正泰电气股份有限公司输配电研究所总经理李水清（高级工程师）CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved产品展示产品亮点取得成果设计方案研究意义目录CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved故障类型10kV(次)20kV(次)合计（次）占比机构缺陷3403462.96%行程装换开关故障60611.11%接头（插头）发热5059.26%刀闸本体故障4047.41%避雷器故障0000柜内PT故障0000柜内CT故障0000其他4007.41%2012年某供电公司压开关柜故障统计表其中由于机械和发热因素造成的故障占比高达83.3%，因此针对10KV中压开关柜开展机械特性和触头发热的实时监测对保障电网安全稳定运行意义十分重大。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved

实时采集断路器合分闸电参量、机械特性参量、触头温度数据，通过数据信号处理单元及专家系统单元对断路器整体状态进行评估及故障诊断。一共经过四个模块：数据采集模块、信号处理模块、数据分析模块、专家系统模块。数据采集装置设计方案CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved设计方案1、数据采集2、信号分析3、数据分析4、专家系统控制电压储能电压触头温度合闸电流分闸电流机械板MAC温度板T1\T2数据处理控制中心人机界面上位机综合分析处理模块储能电流超行程开距合/分时间合/分速度储能时间霍尔元件传感器半导体温度传感器角位移传感器CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved产品展示断路器二次电信号采集板：主要用于采集断路器的电压和电流功能板：处理机械特性的机械板，无线测温板（或光纤测温板），真空度检测板；控制板：主要接收功能板上传的数据，以及与液晶显示，上位机之间的通讯；液晶显示部分。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved产品特点在线监测断路器电参量、机械参量、触头温升和真空度；对断路器电动底盘车有逻辑控制功能，检测断路器触头位置；断路器触头温升可以采用光纤测温和无线测温两种方式；功能板通过转接板与主控板连接，转接板采用欧式96针端子，采用插拔式结构，便于扩展；主控板与功能板之间采用CAN总线通讯，较其他总线有更好的实时性和可靠性；上下位机之间采用485通讯方式，上位机可以进行大量的数据存储和查询。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved人机界面可视化的人机界面：显示断路器的总体运行状态；显示断路器的电参量、机械参量和温度数据；显示断路器行程时间曲线，温升曲线键盘操作功能：控制电动底盘车专家系统：为用户提供报警、预警信息CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved运行状态通过霍尔电压和霍尔电流传感器采集断路器的控制电压、储能电压、合闸电流、分闸电流和储能电机电流，上电显示电压信号，并能提供断路器的合分状态和合分次数，让用户对断路器的机械寿命有一个总体认知。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved机械特性机械特性可以直接反映出断路器的机械状态，提前发现拒动、误动等故障征兆，并及时发出报警，有效提高电力系统的运行可靠性，继电保护的动作准确性。通过在断路器主轴的同心轴上安装角位移传感器，将断路器主轴和分闸动作时转过的角度转换为电压信号，经过处理之后得到断路器主轴角位移—时间曲线，从而得到动触头直线位移—时间曲线，从而提取合分闸时间、速度、开距和超程。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved合闸机械特性合闸机械特性反应断路器关合性能。主要采集断路器的开距、超程、合闸时间、合闸速度、合闸位移—时间曲线，合闸电流曲线。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved分闸机械特性断路器分闸机械特性反应断路器开断性能，分闸主要采集断路器开距、分闸时间、分闸速度、分闸位移—时间曲线，分闸电流曲线CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved触头温度光纤测温方式：光纤直接浇铸在断路器固封极柱中，采用半导体光纤测温传感器，应用DPS分布式光纤在线测温原理，监测断路器六个触头温升。优点：抗干扰能力强，绝缘性能好无线测温方式：采用数字温度传感器，可以与处理器进行双向通讯。优点：安装方便，响应速度快。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved真空度检测真空灭弧室内的绝缘强度与真空度有关，真空度低劣的真空灭弧室不能开断短路电流，甚至不能开断负荷电流。采用电容传感器，将灭弧室内屏蔽罩上的交流电位和高频脉冲电位作为检测对象，结合在线监测方法耦合电容法和电光变换法来监测灭弧室内真空度变化情况。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved控制单元控制单元：提供断路器底盘车自动控制功能，监测触头位置状态

对故障信号给出开出量信号，同时预留多路开入量和开出量接口，便于功能扩展CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved专家系统专家系统：应用人工智能短发对断路器的弹簧机构、分闸机构、合闸机构、合闸线圈、分闸线圈、储能电机进行状态评估，然后对断路器有一个综合状态评估，告知用户断路器目前运行状况，从而实现预警和报警功能，并能在故障时刻给予自诊断意见。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved参数设置可以根据用户需求设置断路器阈值：包括机械阈值(合、分闸速度上限、下限）、温度阈值（上限值和下限值）、真空度阈值。此外，也可以对时间和屏幕参数进行设置。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved上位机具有故障报警（指示灯）和键盘控制功能；能够显示数字化测量的各种信息参数；能够显示角位移和对应直线位移行程曲线；绘制断路器状态劣化趋势图，并给出电寿命和机械寿命预测结果；提供历史数据查询和报表打印功能CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved产品亮点功能稳定，成本较低PCI插槽设计，有利于功能拓展电寿命评估故障自诊断专家系统历史数据存储与查询技术特点可视化人机界面机械特性在线监