智能斷路器在線監測技術交流2013年09月17日正泰電氣股份有限公司輸配電研究所總經理李水清（高級工程師）CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產品展示產品亮點取得成果設計方案研究意義目錄CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved故障類型10kV(次)20kV(次)合計（次）占比機構缺陷3403462.96%行程裝換開關故障60611.11%接頭（插頭）發熱5059.26%刀閘本體故障4047.41%避雷器故障0000柜內PT故障0000柜內CT故障0000其他4007.41%2012年某供電公司壓開關柜故障統計表其中由于機械和發熱因素造成的故障占比高達83.3%，因此針對10KV中壓開關柜開展機械特性和觸頭發熱的實時監測對保障電網安全穩定運行意義十分重大。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved

實時采集斷路器合分閘電參量、機械特性參量、觸頭溫度數據，通過數據信號處理單元及專家系統單元對斷路器整體狀態進行評估及故障診斷。一共經過四個模塊：數據采集模塊、信號處理模塊、數據分析模塊、專家系統模塊。數據采集裝置設計方案CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved設計方案1、數據采集2、信號分析3、數據分析4、專家系統控制電壓儲能電壓觸頭溫度合閘電流分閘電流機械板MAC溫度板T1\T2數據處理控制中心人機界面上位機綜合分析處理模塊儲能電流超行程開距合/分時間合/分速度儲能時間霍爾元件傳感器半導體溫度傳感器角位移傳感器CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產品展示斷路器二次電信號采集板：主要用于采集斷路器的電壓和電流功能板：處理機械特性的機械板，無線測溫板（或光纖測溫板），真空度檢測板；控制板：主要接收功能板上傳的數據，以及與液晶顯示，上位機之間的通訊；液晶顯示部分。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產品特點在線監測斷路器電參量、機械參量、觸頭溫升和真空度；對斷路器電動底盤車有邏輯控制功能，檢測斷路器觸頭位置；斷路器觸頭溫升可以采用光纖測溫和無線測溫兩種方式；功能板通過轉接板與主控板連接，轉接板采用歐式96針端子，采用插拔式結構，便于擴展；主控板與功能板之間采用CAN總線通訊，較其他總線有更好的實時性和可靠性；上下位機之間采用485通訊方式，上位機可以進行大量的數據存儲和查詢。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved人機界面可視化的人機界面：顯示斷路器的總體運行狀態；顯示斷路器的電參量、機械參量和溫度數據；顯示斷路器行程時間曲線，溫升曲線鍵盤操作功能：控制電動底盤車專家系統：為用戶提供報警、預警信息CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved運行狀態通過霍爾電壓和霍爾電流傳感器采集斷路器的控制電壓、儲能電壓、合閘電流、分閘電流和儲能電機電流，上電顯示電壓信號，并能提供斷路器的合分狀態和合分次數，讓用戶對斷路器的機械壽命有一個總體認知。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved機械特性機械特性可以直接反映出斷路器的機械狀態，提前發現拒動、誤動等故障征兆，并及時發出報警，有效提高電力系統的運行可靠性，繼電保護的動作準確性。通過在斷路器主軸的同心軸上安裝角位移傳感器，將斷路器主軸和分閘動作時轉過的角度轉換為電壓信號，經過處理之后得到斷路器主軸角位移—時間曲線，從而得到動觸頭直線位移—時間曲線，從而提取合分閘時間、速度、開距和超程。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved合閘機械特性合閘機械特性反應斷路器關合性能。主要采集斷路器的開距、超程、合閘時間、合閘速度、合閘位移—時間曲線，合閘電流曲線。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved分閘機械特性斷路器分閘機械特性反應斷路器開斷性能，分閘主要采集斷路器開距、分閘時間、分閘速度、分閘位移—時間曲線，分閘電流曲線CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved觸頭溫度光纖測溫方式：光纖直接澆鑄在斷路器固封極柱中，采用半導體光纖測溫傳感器，應用DPS分布式光纖在線測溫原理，監測斷路器六個觸頭溫升。優點：抗干擾能力強，絕緣性能好無線測溫方式：采用數字溫度傳感器，可以與處理器進行雙向通訊。優點：安裝方便，響應速度快。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved真空度檢測真空滅弧室內的絕緣強度與真空度有關，真空度低劣的真空滅弧室不能開斷短路電流，甚至不能開斷負荷電流。采用電容傳感器，將滅弧室內屏蔽罩上的交流電位和高頻脈沖電位作為檢測對象，結合在線監測方法耦合電容法和電光變換法來監測滅弧室內真空度變化情況。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved控制單元控制單元：提供斷路器底盤車自動控制功能，監測觸頭位置狀態

對故障信號給出開出量信號，同時預留多路開入量和開出量接口，便于功能擴展CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved專家系統專家系統：應用人工智能短發對斷路器的彈簧機構、分閘機構、合閘機構、合閘線圈、分閘線圈、儲能電機進行狀態評估，然后對斷路器有一個綜合狀態評估，告知用戶斷路器目前運行狀況，從而實現預警和報警功能，并能在故障時刻給予自診斷意見。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved參數設置可以根據用戶需求設置斷路器閾值：包括機械閾值(合、分閘速度上限、下限）、溫度閾值（上限值和下限值）、真空度閾值。此外，也可以對時間和屏幕參數進行設置。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved上位機具有故障報警（指示燈）和鍵盤控制功能；能夠顯示數字化測量的各種信息參數；能夠顯示角位移和對應直線位移行程曲線；繪制斷路器狀態劣化趨勢圖，并給出電壽命和機械壽命預測結果；提供歷史數據查詢和報表打印功能CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產品亮點功能穩定，成本較低PCI插槽設計，有利于功能拓展電壽命評估故障自診斷專家系統歷史數據存儲與查詢技術特點可視化人機界面機械特性在線監