断路器在线监测与故障诊断技术综述

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1、断路器在线监测与故障诊断技术综述摘要：断路器作为电力系统最重要的设备之一，其运行状态对电力系统的可靠性至关重要。不同于定期巡检和故障维修，状态检修具备的主动性和预见性更适合智能电网安全性和经济性的耍求。本文对断路器的在线监测与故障诊断技术的内容和方法作了综述。Abstract：CircuitBreaker(CB)isoneofthemostimportantdevicesinpowersystem.Itsrunningstatusiscrucialtothepowersystemreliability.Ratherthant

2、raditionalmaintenancestrategiessuchasregularinspectionandtroubleshooting,conditionmonitoringsuitstherequirementofintelligentgridbetterbecauseofitsinitiativeandpredictability.Thisarticlegivesareviewontheonlinemonitoringandfaultdiagnosistechnologyforcircuitbreaker.关键

3、词：断路器；状态检测；在线监测；故障诊断Keywords:circuitbreaker；conditionmonitoring；onlinemonitoring；faultdiagnosis中图分类号：TM561文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)35-0226-040引言电力系统的稳定性对于人们的生产生活至关重要，断路器作为电力系统中最重要的保护和控制设备，承担着关合、开断电力线路、线路故障保护、监测运行电量数据等的重要作用。当电力系统发生故障时，断路器能够将故障部分迅速从电网中隔离出去，断路器的故障将带

4、来线路和设备受损甚至可能影响到居民生活和社会生产，因此，断路器的状态好坏直接影响到电力系统的可靠性，断路器的运行维护是保障电力系统安全稳定运行的前提和基础。由于断路器的寿命一般为20-40年，一些部件会随着使用时间的增加而不断老化，因此及时对其进行维护和检修是十分必要的。当前电力设备的维护方式主要有定期检修、故障维修以及状态检修三种。定期检修就是根据预先规定的时间周期对设备进行检修，故障维修是在故障发生后才对设备进行修理，这两种方式作为冃前最常用的检修方式，存在着针对性较差、效率低下、维护成本较大的问题。为了提高设备运行可靠

5、性及运维效率，状态检修开始得到了关注。状态检修足基于设备状态监测和故障诊断的检修方式，它能够根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，并做出针对性的检修计划。对断路器的重要参数进行长期连续的状态监测，不仅能够及时判断出故障的位置和严重程度，而且可以对故障设备进行原因诊断。这不仅对于提高设备的利用率、降低维修费用、增大设备的维护保养周期十分有效，而且可以提高电力系统的坚强性、可靠性及自动化程度。作为主动性和预见性的检修方式，状态检修更能适应现代智能电网对于安全性和经济性的耍求，真正做到防患

6、于未然。断路器的在线检测及故障诊断己经成为电力行业的热点问题并受到国内外研究机构的持续关注。1国内外研究现状断路器一般包括操动机构、开断元件、绝缘支柱、基座、二次回路和中间传动机构等等。断路器的故障即为某部分元件丧失其规定动作的现象。国内外的故障统计显示，断路器常见的故障表现见表1。这些故障不单会造成断路器功能的缺失，甚至会危害电力系统的整体安全，因此，进行有效的在线监测和故障诊断至关重要。1.1状态监测对断路器的状态监测最早是通过离线的方式进行，这种测试方法主要对断路器的分合机械参数进行测试。国外在上世纪90年代就有这样的

7、断路器试验设备，代表厂商如德国WEIS公司和美国Doble公司等等都有相关产品，国内如国电南瑞、华天电力后来也有类似的产品。但是这种机械特性测试仪只适合进行出厂检测和故障检修，无法满足状态监测的要求，因此，对断路器检测进行智能化改造成为了新的研究热点。国外在这一领域的研究起步较早，GotoK.等人在1989年就提出了针对气体绝缘断路器(GIS)的在线监测和故障诊断系统，并在断路器动作时间、气体压力、局部放电、液压系统等多方面进行了监测［1］;McllroyC等人利用录波设备和接口组件实现了对分合闸线圈电压、电流和触点位移的监

8、测［2］;美国德州农工(TexasA&M)大学采用专家系统对断路器进行状态分析，监测对象包括分合闸线圈电流、相电流、触头接触信号等等［3］;DuprazJP等人幵发了对六氟化硫气体，操动机构和断路器机械特性的在线监测系统［4］；KnczcvM等人开发的系统主要对断路器控制线圈电流及主回路电