2010/11/9 0:00:00
1 引言
智能电网无疑将推动新能源革命的深度裂变。智能电网就是以通信和信息技术为平台，采用智能控制手段作用于发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，从而有效提高电线输送能力和电网安全稳定水平，增强电力系统运营效率，实现电网运行状态和设备的实时监控，并满足用户对电力供应开放性和互动性的要求。智能电网定义有七大特性：自愈、互动、安全、提供适应21世纪需求的电能质量、适应所有的电源种类和电能储存方式、可市场化交易、优化电网资产提高运营效率。与传统电网相比，智能电网除了提高供电可靠性、提高运营管理水平外，更重要的是，它通过智能电表与分时电价、设备状态监测等手段减少电网固定资产投资支出和电网运行费用。
设备状态监测技术的应用在智能电网的环节中无疑是非常重要不可或缺的环节。在电力系统中高压断路器应用极为广泛，担负着电力系统中重要的控制、保护双重功能。无论电力线路处在什么状态，例如空载，负载或短路故障，当要求断路器动作时，它都应能可靠动作，或是关合，或是开断电路。而断路器触头的分合动作，是靠操动机构可靠运动来带动的。而高压断路器无疑将担负着比其它元件更重要的功能，因此高压断路器的可靠运行是智能电网实现的基本保证。随着电网日益扩大以及变电站无人值班管理模式和综合自动化的普及推广，高压开关柜的安全运行越来越重要，由停电事故给生产和生活带来的影响及损失也越来越大，因此高压开关柜需要具有高可靠性，并能检测出故障，以便采取预防措施，避免停电事故发生。高压开关柜的安全运行, 以成为电业部门迫切关注的化解事故危机和节省财政开支的课题。因此设计一种新型的断路器智能监测装置显得尤为重要。
2 严重断路器智能监测装置的必要性
高压断路器的缺陷统计显示，断路器的机械故障远远高于电气方面的故障。对于高压断路器机械元件的状态监测无疑是智能电网实现的重要一环。综合世界电网的先进经验和技术，我们研发出断路器机械特性状态监测仪。通过在线监测分合闸线圈的电流波形及重要参数，储能电机的电流波形及参数，电源的端子电压等来实现断路器机械特性的状态监测。
检测装置可在线测试断路器首开断的分闸线圈电流波形。具体实施时，要求装置运行可靠，高智能化，网络化等特点便于与变电站智能化设备接口。断路器机械特性状态监测装置应采用特殊电流传感器，在线数据采集与显示，并具有强大的信号处理和数据自动分析管理能力，与变电站智能化设备接口后，自动诊断预测故障组件。监测装置对开关在不同工作状态下机械状况进行评估并设计，通过检测开关分合特性，综合同类型开关的运行特性，诊断机械状态，并给出即将发生损毁的组件名称和发生问题的部位,例如润滑脂失效, 电机老化，齿轮磨损，电源故障等。所有的数据及提取的重要参数将存储在数据库中，便于分析和管理。
3 装置应具有的功能与特点设计
传统的定期维护和故障检修已无法适应现代电网发展的需要，而引进计算机技术将其作为检测、计量、保护的核心，并与断路器配合构成的具有智能化维护的开关柜应该受到用户的欢迎与应用，其计量、通信、记录等功能均可通过智能技术、数字显示技术等可靠的运用起来。
3.1 主要监测项目
- 断路器分、合闸线圈电流特性的在线监测。
由于开关中的每一部分，都参与了开合信号的形成。所以，开合信号全面，丰富的反映了包括机械，电动等各部分状态的信息。把这些反映不同状态的信息提取出来之后，就充分全面的了解了部分的运行状态，对判断故障类型，和故障点提供了充足的依据。
- 弹簧储能电机的在线监测。
- 电源端子电压的在线监测。
- 操动机构的其它特性。
3.2 总体设计思路
断路器状态监测装置应是一种多用途的开关电流波形诊断仪器。采用特殊的电流传感器，其长时间的开关特性的数据采集与显示，具有强大的信号处理和数据管理能力，并能自动诊断预测故障组件。它是为了对开关在不同状态下工作状况进行评估而设计的。它可以灵活的应用于在线和离线测量,以便检测开关得分合特性，判断现在或未来是否有问题，并给出即将发生损毁的组件名称和发生问题的部位，例如栓赛机械故障,主接触机械故障，栓赛紧固，需要润滑,电机老化等。
目前开关柜在二次侧的不同地方放置了很多传感器，例如温度、电压电流等。对于开关柜的智能监控有一定意义，但如果单对开关分合特性的监测，会显得过于繁琐，特别是传感器安装。应采用智能模块化设计，结构简单，安全可靠。
4 主要技术特性
作为电力系统使用的在线监测设备，在设计时采用的先进技术如下。
抗电磁干扰特性；全隔离（信号对地，通道间）安全保护；精确至1mA的交流/直流中频信号采样；24位高分辨数码采样；网络远程监控, 无线通讯；能够与SCADA系统通过网络对接，交换开关信息；SQL Server 数据库存储；Windows Vista 友好界面；全自动提取特征值，采用自适应算法，提取和识别的成功率高；结合知识库，综合分析诊断；为方便操作人员的使用，设计了自动记录和手动记录模式。在紧张的电站维护中，可以选择自动模式记录数据，当回到办公室后，再根据时间顺序，对数据源进行标识。
5 应用前景
断路器状态在线监测装置采用新技术，通过对开关柜进行了多年的监测，以及他们所表达和对应的不同特征信息。特别是针对将要发生问题和已经发生问题的开关柜进行的测量，使我们更容易掌握各类型缺性以及缺陷位置和数据特征之间的关系，建立丰富、可靠并具有代表性的、实用的样本,实际数据库和诊断准则，为断路器的状态监测和状态维修提供可靠的工具，是电力系统状态监测及维修，作为电网智能化的基础终端设备得到应用，会极大提高电网的智能化水平，为电网实现状态检修提供可靠的依据。