高壓斷路器狀態監測與故障診斷方法探析

姜磊

摘要：本文中對高壓斷路器狀態監測與故障診斷方法進行了分析，以供參考。

關鍵詞：高壓短路器；狀態監測；故障診斷方法

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、狀態監測與故障診斷技術的研究

電力設備的狀態監測是在電力系統運行的基礎上完成的，其在監測時有一定的規律可循，它是根據特定的參數及監測到的電力系統運行狀態而進行判斷的，而故障診斷與狀態監測也有莫大的關系，故障診斷的結果就是由狀態監測中所提供的信息數據。自身己經熟知的電力系統結構特性、參數以及外部環境等條件決定的，其次要想使整個診斷結果更加準確，還要結合以往電力系統中存在的故障或己經發生的故障，只有這樣才能準確的判斷高壓斷路器出現故障的程度、類型、性質及部位，才能在電力系統維修中快速找到故障的所在位置，大大提高工作人員的維修速度，可以說，狀態監測技術與故障診斷兩者的關系是相輔相成，密不可分的，在電力系統中運用狀態監測與故障診斷技術一般需要經過信號采集、信息處理、狀態識別以及故障診斷等四個步驟，只有這樣才能確保故障診斷數據的精確度，從而保證故障診斷的正確性，提高電力系統的安全性能。

二、高壓斷路器故障診斷方法分析

高壓斷路器中出現故障的類型有很多，而故障診斷的方法也有很多，在故障診斷中根據高壓斷路器實際出現故障的現象進行全面的分析，從而采取相應的診斷方法，準確找出高壓斷路器出現故障的原因，提高高壓斷路器的安全性能，就目前電力企業所使用的高壓斷路器故障診斷方法，可總結為物理化學原理分析法!利用與故障相對應的征兆來判斷!通過閡值診斷!運用指紋診斷!基于模糊理論的診斷方法!基于人工神經網絡的診斷方法!基于專家系統的診斷方法!基于SCP的診斷方法，在這眾多診斷方法中高壓斷路器出現故障時最常用的則是基于人工神經網絡與專家系統診斷方法。

（一）基于人工神經網絡的診斷方法

人工神經網絡，可實現模擬人腦結構以及人類整個認知過程，進行的模擬，從而完成電路中的信息處理，此項技術的適應性較強，并且內存知識的儲備也比較大，有利于高壓斷路器故障診斷工作的開展。但是在利用人工神經網絡診斷之前，要簡單的對電力系統中出現故障的原因，作出相應的分析，在此基礎上，結合故障征兆從而建立完善的神經網絡模型，然后在模型中所出現的故障現狀，從模型故障實驗出判斷故障出現的原因。利用人工神經網絡診斷具有較大的準確率，并且操作方法十分簡單，所以，此技術是高壓斷路器故障診斷必不可少的手段之一，不過要進一步提高其診斷結果的正確性，還需要搜集大量的實驗訓練樣本，依照樣本中的大量數據及結論，再結合高壓斷路器出現故障的實際情況進行分析，不僅為故障診斷提供了理論依據，因為其沿用的是人腦識別，可信度較高。

（二）基于專家系統的診斷方法

隨著計算機科學技術的不斷發展，電力企業在高壓斷路器的故障診斷也在不斷更新，現在高壓斷路器故障診斷應用作為廣泛的就是專家系統診斷方法。專家系統其診斷依據是將專家的一些理論知識及經驗說法用特殊性的規則表現出來，在計算機上形成一個專家檢測知識庫，從而進行高壓斷路器的故障診斷工作。

一個完整的專家診斷系統一般包括知識庫、推理機、獲取知識的模塊以及解釋界面，知識庫主要是用來儲存專家所提出的事實依據以及規則，推理機則是用來控制整個專家系統的，它屬于一個協調機構，其在協調過程中是以知識庫中的理論依據以及相關規則進行協調的，而知識獲取模塊則是專家系統的重要組成部分，它主要是將系統中儲存的診斷專業知識以及專家經驗轉化為計算機能夠識別的形式，便于故障診斷人員將其作為參考依據，運行此方法，在一定程度上大大提高了診斷人員的工作效率，并且其系統中的知識都是由相關專家的經驗所得，具有一定的真實性，能夠幫助故障診斷人員快速找出高壓斷路器出現故障的原因，及時解決高壓斷路器的故障問題，大大提高了高壓斷路器的安全性能，它在高壓斷路器診斷方法中的應用是電力企業診斷方法的一大進步，對電力企業的發展具有一定的積極意義。

高壓斷路器出現故障時，其內部會出現過熱或者放電等現象，專家系統可根據這些現象自動搜尋知識庫中專家經驗中出現此類現象的原因，從而準確判斷出高壓斷路器出現故障的原因，從而其故障診斷人員就可以有目的對其進行修理，大大提高了診斷人員的工作質量及效率，此診斷方法己經成為高壓斷路器故障診斷中必不可少的手段，它的應用對預防和減少高壓斷路器故障具有一定的現實意義，此外建立完善的專家系統后還可以對其進行Visual Basic語言進行程序編寫，實現人機對話，這樣一來就能夠更加迅速的找出高壓斷路器出現故障的原因，確保高壓斷路器的安全運行。

三、高壓斷路器狀態監測

（一）滅弧室在線監測

高壓斷路器優良的絕緣和滅弧性能是其被廣泛應用的重要原因，但在實際運行過程中，多種因素的共同作用會導致滅弧性能和絕緣性能會降低。SF6高壓斷路器滅弧室最常見的故障是泄漏問題與微水超標問題，泄漏問題可通過檢測氣體壓力或密度來檢測。

1、 SF6氣體密度的監測

SF6性能一般取決于它的密度，密度的降低會使其絕緣性能與滅弧性能降低。此外，因為密度的降低，一般都是因為氣體泄露所引起，但是氣體的泄漏還會帶來外界水分的滲透，最終致使SF6氣體中含水量增多，所以，對實際運行的SF6氣體密度進行在線監測是非常重要的。另外，監測氣體的密度也十分困難。所以，通過監測氣體的壓力，來反映氣體的密度。在這種情況下，斷路器一般設有兩級警告信號，即一級補氣壓力信號與二級閉鎖壓力信號。再這樣的情況下，補氣壓力信號一般低于額定氣壓約10%，閉鎖壓力又低5%。同事，在滅弧室未發生泄漏的情況下，氣體的壓力還與溫度有關，氣室的壓力會隨著溫度的上升而升高，在工程實踐中，依照測量時的溫度便可在SF6溫度特性曲線上，查出當時的氣體壓力值，最后判斷滅弧室的泄漏情況。

2、 斷路器的微水含量監測

SF6氣體中含有的水分，會導致其絕緣性能與滅弧性能下降。同時，其工頻閃絡電壓也會隨之下降。另外，會使斷路器觸頭發生電弧放電時，產生有潛在危險的化學物質。根據上面所述情況，斷路器微水含量在線監測是非常重要的。SF6氣體含水量的測量方法中有重量法、露點法、電解法和電容法等，不同的測量方法會得到不同的測量結果，一般情況下可采用電解法與露點法作為日常的測量方法。造成SF6氣體中微水含量超過規定或者接近允許的最大值的原因是多方面的，需要嚴格依照監測工藝的規定，排除測量儀器中原有的空氣后取氣分析，得出正確的數值;監測補氣時的操作;以上兩者均無問題，可對該斷路器加強監測，如果運行中的SF6氣體微水含量繼續上升，其速度又比較快，就需要將斷路器退出運行，在進行徹底處理。同時結合上面的內容，確定SF6斷路器實時的狀態監測，其內容主要為：氣壓、露點值、氣壓變化率、微水含量、密度、工作環境溫度等。

（二） 高壓斷路觸頭電壽命的在線監測

斷路器在每次開合時，會使斷路器觸頭受到相應的損傷，主要以觸頭在開斷時的磨損，來衡量斷路器電的壽命，是衡量斷路器重要指標之一，因此，電壽命是斷路器在線監測的重要參數。影響斷路器電壽命的因素有很多，主要因素是電磨損，包括滅弧室、滅弧介質、觸頭這三方面，起決定性作用的是觸頭的電磨損。目前，對電壽命的研究計算很多，如累計開斷電流或電弧能量法、累計開斷電流加權法、計及燃弧時間加權評估法、觸頭相對電磨損和相對電壽命法等。這些方法中，只有計算好燃弧時間加權評估法，直接計算出觸頭的電磨損，其他方法大都是間接的表征電磨損；其次，觸頭相對電磨損和相對電壽命法，可針對不同的斷路器來進行評估，也可以較準確的表征斷路器的電磨損情況。因為另外兩種方法中，可耗總量也是可以求取的，因此，也可以很好地描述電磨損的損耗情況。在此，建議選取觸頭相對電磨損和相對電壽命法實施在線監測。

結束語：

高壓斷路器的狀態監測，在建筑電力系統中發揮著重要的作用，無論是國家電網還是小區用電電網，都必須通過高壓斷路器狀態監測，來明確機電設備的運行狀況，從而促進國民經濟的發展。因此，檢修工作人員應該在明確國內外機電設備狀態監測的前提下，了解高壓斷路器狀態監測的意義，可以提高設備工作效率，減少設備故障以及節約配品經費等。為此，檢修人員應該明確高壓斷路器狀態監測的步驟，從建立高壓斷路器信息著手，到重視系統功能的發揮，為我國電網整體水平的提高提供堅實的保障。

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