斷路器檢測系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)研究

邢亮+劉蔥柏+盧洪軍+李東有

摘 要

在電力系統(tǒng)中，高壓斷路器的運(yùn)行狀態(tài)對直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)會造成影響，相比較于常規(guī)交流斷路器而言，強(qiáng)化了高壓斷路器的檢測量和復(fù)雜性。本文主要討論的是斷路器的檢測系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)的研究。

【關(guān)鍵詞】斷路器 檢測系統(tǒng) 診斷系統(tǒng)

隨著我國電力技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)和輸變電設(shè)備的檢測技術(shù)都得到了發(fā)展，高壓斷路器是在電力運(yùn)行狀態(tài)中換流站設(shè)備的關(guān)鍵，因此，越來越多的專業(yè)人士加入到高壓斷路器相關(guān)檢測設(shè)備的研究與開發(fā)。高壓斷路器在輔助回路上增加了振蕩、吸能等，相比較于常規(guī)的交流斷路器而言，其檢測和復(fù)雜性都增加了不少，除了對于一些常規(guī)項(xiàng)目的檢查，還要增加對于振蕩、吸能等輔助回路的檢測。同時(shí)在不同的環(huán)境條件下以及高壓斷路器元件由于時(shí)間過長造成的老化，這些都會對元件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測出現(xiàn)失誤。所以為了減少誤差，一些相關(guān)性的檢測環(huán)節(jié)是必不可少的，例如對振蕩回路容抗、吸能回路等。

1 結(jié)構(gòu)特性

高壓斷路器在打開或者斷開電流時(shí)沒有可以直接熄弧的自然零點(diǎn)，所以為了制造出有熄弧的零點(diǎn)，采用了強(qiáng)迫零點(diǎn)法，在斷路器的直流電流上迭加高頻振蕩電流。零點(diǎn)法的開斷有強(qiáng)迫電流過零階段、斷口介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)階段以及避雷器動作吸能階段。根據(jù)不同高頻振蕩電流的產(chǎn)生方式，又有無源式和有源式兩種不同的種類。

無源式的高壓電流斷路器通過電弧的負(fù)阻特性，通過自激振蕩，使流經(jīng)斷口的直流電流在迭加上增幅振蕩電流之后，從而達(dá)到電流過零。有源式的高壓電流斷路器通過在振蕩回路的電容器上增加直流預(yù)充電設(shè)備，電容器放電會引起高頻反向振蕩電流與直流電流迭加產(chǎn)生電流零點(diǎn)。

電磁式高壓電流斷路器、真空式高壓電流斷路器以及油式高壓電流斷路器的開斷功能與振蕩器回路設(shè)備的參數(shù)以及吸能回路氧化鋅避雷器運(yùn)行性能之間緊密相連，一旦在電力運(yùn)行的過程中出現(xiàn)問題，例如電容值等設(shè)備之間配合故障，那么避雷器會停止運(yùn)作，使高壓電流斷路器無法繼續(xù)正常開斷。因此對高壓斷路器震蕩回路參數(shù)與吸能回路避雷器性能的檢測功能需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。

2 檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

高壓斷路器輔助回路的參數(shù)值對于斷路器的性能作用影響較大，因此在換流站進(jìn)行檢測和維修時(shí)，對于高壓直流斷路器振蕩回路的電容、電抗和阻尼電阻以及避雷器運(yùn)行參數(shù)等的檢測不容忽視。目前眾多的科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)人士對高壓斷路器的檢測系統(tǒng)展開了豐富而詳細(xì)的研究，也獲得了一些喜人的成果。

2.1 常規(guī)性離線檢測

對于高壓斷路器中的振蕩回路的檢修與維護(hù)，在常規(guī)的檢測方法中，主要是對電容器、空心電抗器的按時(shí)檢查以及對于阻尼電阻數(shù)值的測量。對于電容器與空心電抗器的檢測與在交流使用的情況下是相同的，但是阻尼電阻的測量則需要離線狀態(tài)下電容器的充放電試驗(yàn)。

常規(guī)離線檢測系統(tǒng)利用串接的電阻分流計(jì)將振蕩回路放電電流波形獲取到，對已經(jīng)測量到的電容值，與電流波形的振蕩周期以及衰減系數(shù)相互聯(lián)系，從而可以得到電感值與阻尼電阻數(shù)值。

常規(guī)性的檢測方法設(shè)計(jì)原理簡單，可操作性強(qiáng)，因此工作人員在進(jìn)行檢測時(shí)廣泛應(yīng)用，但是還是存在一點(diǎn)問題：在進(jìn)行電容值的測量時(shí)，一般情況下是采用萬用表對電容值進(jìn)行估測，對于電感值和電阻值的計(jì)算，需要首先測得容抗值，這些都可能導(dǎo)致在進(jìn)行測量的時(shí)候出現(xiàn)誤差；電感值和電阻值的準(zhǔn)確性十分重要的，但是在進(jìn)行高壓直流短路器輔助回路的安裝時(shí)，需要搭建一個(gè)絕緣平臺，在進(jìn)行試驗(yàn)回路時(shí)，需要從電容器的兩端引出接線，但是還需要在振蕩回路的連接口拆除一根導(dǎo)線，目的是為了電阻分流計(jì)串接到回路上。這樣的操作方式需要工作人員在高處進(jìn)行拆接線，導(dǎo)線自身的電阻和電感，都會對其的準(zhǔn)確性造成影響；因?yàn)檎麄€(gè)檢測的過程都是在離線的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此這樣的測量數(shù)值與實(shí)際情況之間可能存在一定差距，對于斷路器的狀況不能及時(shí)作出反應(yīng)，參考數(shù)值的意義不大。

2.2 在線監(jiān)測

高壓斷路器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是分層和分布式，在設(shè)計(jì)中包括主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及分布式監(jiān)測等裝置。分布式的監(jiān)測裝置主要是由單片微機(jī)系統(tǒng)組成，在每個(gè)斷路器的監(jiān)測處進(jìn)行安裝，這樣可以對斷路器的數(shù)據(jù)，包括電氣參數(shù)以及機(jī)械參數(shù)進(jìn)行收集，并且需要利用通訊系統(tǒng)總線，將具有一定規(guī)律性的通信規(guī)約的數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的建設(shè)主要以485總線和以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用下位機(jī)和主站系統(tǒng)之間的連接盡心通訊聯(lián)絡(luò)。主站系統(tǒng)的任務(wù)主要包括與下位機(jī)之間的聯(lián)系，對于數(shù)據(jù)內(nèi)容的處理分析，顯示運(yùn)行參數(shù)的波形曲線，顯示打印報(bào)表，根據(jù)這些數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行綜合性的分析，并且監(jiān)視下位機(jī)等等作用。

2.3 基于GPRS技術(shù)檢測

基于GPRS技術(shù)檢測系統(tǒng)的存在，能夠?qū)τ谛盘栯娏髦苯臃磻?yīng)，對于信號采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與后臺處理系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)通訊的無線連接；對于信號內(nèi)容的處理速度加快，更加及時(shí)和準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)對于高壓直流斷路器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確評估。

基于GPRS技術(shù)檢測系統(tǒng)，目前還有一些問題：對于吸能回路的檢測和評估存在一定缺陷，吸能回路氧化鋅避雷器組會造成轉(zhuǎn)換出現(xiàn)部分的問題；缺乏綜合性的性能參與研究。

3 總結(jié)

高壓斷路器的檢測系統(tǒng)與診斷系統(tǒng)的研究目前已經(jīng)有了多種系統(tǒng)應(yīng)用方式，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，檢測系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)還將不斷發(fā)展與強(qiáng)化，對于斷路器的運(yùn)行狀態(tài)能夠及時(shí)有效的做出反應(yīng)，并且對電力設(shè)備系統(tǒng)中的故障展開判斷，為電力工作人員進(jìn)行查看和檢修提供有效的信息。

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作者單位

1.國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司 吉林省長春市 130000

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