高压断路器状态检测及故障诊断研究

高压断路器状态检测及故障诊断研究

李天博孙钦佩陈康宁张楷

(国网山东省电力公司检修公司山东济南250118)

摘要：近年来，随着我国综合国力的快速提升，我国的经济与科技水平也获得了较大发展。随着人工智能技术的进步，智能电网技术得到迅速发展。作为电网中的关键设备之一，高压断路器能否正常运行十分关键。因此，对断路器状态进行实时监控，确保断路器状态良好、正常运行显得尤为重要。基于此，文章对高压断路器状态检测及故障诊断方面的内容进行了分析和研究，以供参考。

关键词：高压断路器；状态检测；故障诊断

引言

电力作为我国重要的能源之一,为我国的经济发展做出巨大的贡献,在经济快速发展的背景下,我国用电量逐年增加,使得电网规模不断扩大,为了给社会提供正常的用电,电力系统稳定运行显得十分重要。高压断路器本身具有保护与控制的作用,在保证电网安全运行中起着非常重要的作用。对于电力系统的故障维修需要运用科学有效的诊断方法,保证其结果快速、准确的被发现,从而促进电力系统稳定运行。

1高压断路器的常见故障

1.1高压断路器的误动故障

操动机构是负责断路器动作的主要部件，通过分析操动机构内部的电路信号，分析和判断可能出现的故障，比如拒动、误动。所谓的高压断路器误动指的是断路器的动作和应该执行的动作不同,或者断路器处于的状态和应该处于的状态不同。高压断路器的动作受二次回路控制,所以高压断路器的误动原因有两个方面,分别是二次回路的故障和操作设备的故障。在二次回路不应该发出跳闸信号的条件下发出了跳闸信号,会导致高压断路器的误动;高压断路器的操作设备故障也可能导致断路器的误动。比如,电磁装置出现了电压过低、电流过小,导致电磁铁的吸引力不足,外界稍微有振动的时候就可能导致电磁机构的脱落,造成断路器的误动。

1.2高压断路器的拒动问题

高压断路器的误动一般会造成线路的跳闸,影响的范围不是很大。高压断路器的拒动是一种危害比较大的故障。高压断路器的拒动指的是手动或者二次回路给高压断路器跳闸信号以后,断路器没有跳闸的情况。这种情况一般是需要该断路器跳闸,用来解决电力网络的其他故障,若没有跳闸往往会引起更大范围的高压断路器动作,这样会增大停电的面积,这种越级跳闸情况的危害比较严重。产生高压断路器拒动的原因主要有两种,分别是机械故障和电器故障两个方面。在机械故障中,液压操作机构的故障是主要的原因。在电器故障方面,一般故障发生在电器的控制回路和辅助回路两个部分。

1.3高压断路器的绝缘故障问题

高压断路器工作所处的电压一般比较高,容易对绝缘部分缠身损坏,而且自然因素的作用也容易使高压断路器的外部绝缘产生损坏。根据以往的情况,高压断路器的绝缘损坏故障主要是两个部分:一是外部绝缘胶布的损坏。这些故障一般是因为时间长久以后,自然的风吹日晒使胶布的性质发生变化引起的。遇到这样的故障,直接更换新的绝缘胶布就可以解决。另外一个部分就是高压断路器内部的绝缘故障。对于这样的故障,现场一般不能解决,需要请专业的人员进行维修。

1.4高压断路器液压机构的故障

高压断路器的体积都是比较大的,断路器的开断也是需要一定的液压机构去执行。高压断路器使用的液压机构一般是油压机构。在使用时间比较长以后可能会出现漏油的情况。出现漏油一般是因为密封的问题,当机械结构生锈,导致液压承受的压力过大,超过了油缸密封垫圈的承受范围,就可能出现漏油的情况。油缸的密封垫圈一般是橡胶制品,随着温度冬夏的变化,以及风吹日晒的影响,会产生老化的现象,这也会导致漏油情况的发生。最后一种情况是因为腐蚀的原因造成的漏油,空气中存在的一些物质和水分混合以后可能会对密封垫圈产生腐蚀。

2高压断路器故障的解决办法

2.1高压断路器的状态检测

从目前的情况来看,高压断路器的状态检测有在线监测和离线检测两个方面的内容。离线检测是比较原始的一种方法,在最初的阶段,都是通过人工巡检的方法判断高压断路器的工作状态,并对故障原因进行判断。在这些基础之上,开发了比较先进的手持式仪表,但是检测的方式还是离线检测的,需要人工的记录,最终分析故障的所在。再后来,随着高压断路器系统的逐渐庞大,高压断路器的数量逐渐增多,离线的检测方法耗时耗力,不能适应社会的需要,定期的巡检只能是在线监测的补充。在现在的电力生产中,主要采用在线的监测方法。在线监测是指通过电子、通信以及计算机技术在电力系统中的运用获得相关参数的技术。高压断路器的状态在线监测通过传感器等部件把要采集的参数转化为电气量,经过mcu等微处理器进行初步的处理,然后变成可以经过通信单元传输的数据,最终在上位机部分处理和显示。这样的解决方案,降低了技术工人的劳动强度,增加了检测的频率。而且,上位机的直接处理,可以把数据更快地共享给故障诊断程序,大大提高了工作效率。

2.2高压断路器的故障诊断

高压断路器在线监测技术让参数更快地传递到故障诊断程序,目前使用比较多的故障诊断方法有仿人工神经网络方法和专家系统诊断方法两种。

3.2.1仿人工神经网络方法

仿人工神经网络技术。目前已经趋于成熟,在一些方面开始逐步的运用。其基本思想是根据以前的数据总结训练出一套神经网络,然后利用这套训练好的神经网络去处理未来的参数,将神经网络得出的结论作为判断的依据或者判断的结果。这样就分析出了故障的原因。利用这项技术之前,需要采集大量的数据,对这些数据进行分析,利用这些数据训练神经网络,当神经网络工作稳定以后才能开始运用,这个时候的权值认为是可靠的。这种办法的工作量主要是在故障数据的分析阶段,当神经网络训练好以后就可以可靠的工作了,具有操作简单、工作可靠的优点。若以后需要升级,只需要重新训练神经网络即可。

3.2.2专家系统诊断方法

专家系统诊断方法是后来发明的一种诊断方法,是把各个专家的思想集中到电脑中,当发生故障的时候选择最优的解决办法。这种办法有一定的理论基础,即每种故障都会有一定的表现形式,当处理的样本数量足够大的时候,就可以发现每种故障中共性的因素,通过对表现形式的判断就可以知道故障原因。在目前的使用中,专家系统一般包括推理机、解释界面、知识库、知识获取等几个方面。

结语

综上所述，电力企业在我国的地位越来越突出,与人们的生活密切相关。高压断路器在电力系统的运行中发挥着重要的作用,保障断路器的安全运行是安全生产的重要内容。根据实际情况,开发出更加高效可靠的监测方法和更加可靠、简单稳定的故障诊断系统是需要继续解决的问题。随着电力网络的不断加大,断路器数量的不断增多,需要更加庞大的在线监测系统。另外,研究处理能力更强、处理结果更加准确的故障诊断系统也是非常有必要的。电力企业将计算机技术引入到行业中,其中仿人工神经网络系统和专家诊断系统就是与计算机技术结合的产物,并在实际检测中得到广泛应运,极大提高了高压断路器故障诊断的效率以及电力系统运行的安全性。

参考文献:

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