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高压断路器在线监测系统

1.1系统简介

北京九为安泰科技有限公司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220kV∼
10kV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、∑∫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。

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