现代高压电气设备的发展趋势是高性能、智能化和免维修,尤其关注高压断路器的状态检修,因为断路器的故障可能造成重大损失。断路器的劣化受多种因素影响,如热、电、机械和环境,因此监测和诊断其状态至关重要。现有的在线监测系统常基于低端单片机,存在诸多局限性,如数据不足、分析精度低和人机交互不友好等。
解决这些问题的关键在于三个方面:合理选择断路器监测信号,并使用先进的传感器;采用高性能CPU作为监测系统的核心;构建分布式监测系统,增强智能性和扩展性。本文提出了一种基于分布式结构的高压断路器状态在线监测系统,利用TI公司的DSPVC33数字信号处理器,能够记录大量关键参数并进行综合诊断,支持本地显示和远程网络功能,适用于不同类型(如少油、多油、SF6和真空)的断路器。
在线监测主要包括两个主要项目:一是断路器触头的电磨损监测,这是断路器性能的重要指标。电寿命的评估不再只依赖累计开断电流和次数,而是根据每次开断电流大小来评估触头磨损。通过计算相对电磨损量,可以预测断路器的剩余寿命。不同类型的断路器有不同的电磨损公式,如表1至表3所示。
二是断路器的机械寿命监测,操作机构故障是最常见的问题,约占40%到60%的操作事故。机械寿命监测主要通过分析分合闸线圈电流波形和开断过程的时间行程特性曲线。分合闸线圈电流波形能反映操作机构性能,如铁芯运行时间变化可指示机械故障趋势。开断过程的时间行程特性曲线则提供了断路器运动状态的详细信息,通过分析这些特征时间,可以诊断出如拒分、拒合等故障。
现代高压电气设备中的断路器状态监测是一项复杂而重要的任务,涉及多个方面的技术和策略。通过改进监测系统的硬件和软件,以及采用合适的监测指标,可以提高断路器的可靠性,预防故障,确保电力系统的稳定运行。