SF6断路器分布式在线监测系统的研制

　　0　引　　言

　　高压断路器作为电力系统中的基础设备,其健康状况近年来逐渐成为使用者关注的焦点。高压断路器的维护费用巨大,在传统上都是使用预定规程定期检修,这种方法不仅费时、费力,还会带来许多不必要的停工,危害断路器工作可靠性,甚至在检修时会引入一些新的故障[1-3]。断路器状态检修只是在断路器存在故障趋势时进行维护,这种方法可以极大地改善断路器可靠性,减少维护费用。

　　SF6断路器以其优良的动作特性而在高压断路器领域中占有绝对优势。本文在分析了SF6断路器故障特性的基础上,结合嵌入式技术和网络通信技术,提出了一种分布式SF6断路器在线监测系统的设计方案。

　　1　SF6断路器在线监测内容

　　在对SF6断路器常见的、出现频率高的拒分拒合问题、泄漏问题和微水超标问题进行分析之后,确定以下3项监测内容:

　　1)操动机构特性的监测

　　目前高压断路器的主要故障为操动机构故障,所以在线监测的重要对象就是操动机构。其状态量包括分合闸线圈的电压电流、分合闸动作时间、分合闸过程动触头行程及速度、分合闸过程机械振动信号、分合闸动作次数。

　　2) SF6气体特性的监测

　　在SF6断路器中,SF6气体是主要的绝缘介质和灭弧介质,其绝缘强度和灭弧能力取决于SF6气体的密度和水分含量[4-5]。因此,选取SF6气体的压力和气体的含水量作为SF6气体特性的在线监测项目。

　　3)绝缘与导电特性的监测

　　这里的绝缘特性监测主要是对局部放电的监测,局部放电可以作为主要绝缘事故(如对地击穿)的前兆现象[6]。导电特性监测则是针对主触头及导体的发热情况,主要是对断路器壳体温升的实时监测。

　　2　分布式在线监测系统的硬件设计

　　2.1　系统的总体结构设计

　　为实现对分布在全站的SF6断路器在线监测,采用一种基于CAN-Ethernet的变电站集中分布式模式,系统的拓扑结构如图1所示。传感器测得的多台SF6断路器的模拟信号隔离变换后送至数据采集单元,处理后的数字信息通过CAN网络传给网络通信处理单元,网络通信处理单元进行协议转换后将数据通过以太网传给远程监控中心的上位机,工作人员可以通过上位机监控软件对现场的SF6断路器进行在线监测与故障诊断。

　　2.2　现场数据采集单元

　　数据采集单元主要包括各种传感器、DSP最小系统、信号调理模块、A/D转换模块、CAN网络接口模块等,硬件原理图如图2所示。中央处理芯片采用目前工业控制领域性能较优的32位DSP处理器TMS320F2812,可兼顾采集和快