高压断路器状态监测与故障诊断方法探析

姜磊

摘要：本文中对高压断路器状态监测与故障诊断方法进行了分析，以供参考。

关键词：高压短路器；状态监测；故障诊断方法

中图分类号：C35文献标识码： A

一、状态监测与故障诊断技术的研究

电力设备的状态监测是在电力系统运行的基础上完成的，其在监测时有一定的规律可循，它是根据特定的参数及监测到的电力系统运行状态而进行判断的，而故障诊断与状态监测也有莫大的关系，故障诊断的结果就是由状态监测中所提供的信息数据。自身己经熟知的电力系统结构特性、参数以及外部环境等条件决定的，其次要想使整个诊断结果更加准确，还要结合以往电力系统中存在的故障或己经发生的故障，只有这样才能准确的判断高压断路器出现故障的程度、类型、性质及部位，才能在电力系统维修中快速找到故障的所在位置，大大提高工作人员的维修速度，可以说，状态监测技术与故障诊断两者的关系是相辅相成，密不可分的，在电力系统中运用状态监测与故障诊断技术一般需要经过信号采集、信息处理、状态识别以及故障诊断等四个步骤，只有这样才能确保故障诊断数据的精确度，从而保证故障诊断的正确性，提高电力系统的安全性能。

二、高压断路器故障诊断方法分析

高压断路器中出现故障的类型有很多，而故障诊断的方法也有很多，在故障诊断中根据高压断路器实际出现故障的现象进行全面的分析，从而采取相应的诊断方法，准确找出高压断路器出现故障的原因，提高高压断路器的安全性能，就目前电力企业所使用的高压断路器故障诊断方法，可总结为物理化学原理分析法!利用与故障相对应的征兆来判断!通过阂值诊断!运用指纹诊断!基于模糊理论的诊断方法!基于人工神经网络的诊断方法!基于专家系统的诊断方法!基于SCP的诊断方法，在这众多诊断方法中高压断路器出现故障时最常用的则是基于人工神经网络与专家系统诊断方法。

（一）基于人工神经网络的诊断方法

人工神经网络，可实现模拟人脑结构以及人类整个认知过程，进行的模拟，从而完成电路中的信息处理，此项技术的适应性较强，并且内存知识的储备也比较大，有利于高压断路器故障诊断工作的开展。但是在利用人工神经网络诊断之前，要简单的对电力系统中出现故障的原因，作出相应的分析，在此基础上，结合故障征兆从而建立完善的神经网络模型，然后在模型中所出现的故障现状，从模型故障实验出判断故障出现的原因。利用人工神经网络诊断具有较大的准确率，并且操作方法十分简单，所以，此技术是高压断路器故障诊断必不可少的手段之一，不过要进一步提高其诊断结果的正确性，还需要搜集大量的实验训练样本，依照样本中的大量数据及结论，再结合高压断路器出现故障的实际情况进行分析，不仅为故障诊断提供了理论依据，因为其沿用的是人脑识别，可信度较高。

（二）基于专家系统的诊断方法

随着计算机科学技术的不断发展，电力企业在高压断路器的故障诊断也在不断更新，现在高压断路器故障诊断应用作为广泛的就是专家系统诊断方法。专家系统其诊断依据是将专家的一些理论知识及经验说法用特殊性的规则表现出来，在计算机上形成一个专家检测知识库，从而进行高压断路器的故障诊断工作。

一个完整的专家诊断系统一般包括知识库、推理机、获取知识的模块以及解释界面，知识库主要是用来储存专家所提出的事实依据以及规则，推理机则是用来控制整个专家系统的，它属于一个协调机构，其在协调过程中是以知识库中的理论依据以及相关规则进行协调的，而知识获取模块则是专家系统的重要组成部分，它主要是将系统中储存的诊断专业知识以及专家经验转化为计算机能够识别的形式，便于故障诊断人员将其作为参考依据，运行此方法，在一定程度上大大提高了诊断人员的工作效率，并且其系统中的知识都是由相关专家的经验所得，具有一定的真实性，能够帮助故障诊断人员快速找出高压断路器出现故障的原因，及时解决高压断路器的故障问题，大大提高了高压断路器的安全性能，它在高压断路器诊断方法中的应用是电力企业诊断方法的一大进步，对电力企业的发展具有一定的积极意义。

高压断路器出现故障时，其内部会出现过热或者放电等现象，专家系统可根据这些现象自动搜寻知识库中专家经验中出现此类现象的原因，从而准确判断出高压断路器出现故障的原因，从而其故障诊断人员就可以有目的对其进行修理，大大提高了诊断人员的工作质量及效率，此诊断方法己经成为高压断路器故障诊断中必不可少的手段，它的应用对预防和减少高压断路器故障具有一定的现实意义，此外建立完善的专家系统后还可以对其进行Visual Basic语言进行程序编写，实现人机对话，这样一来就能够更加迅速的找出高压断路器出现故障的原因，确保高压断路器的安全运行。

三、高压断路器状态监测

（一）灭弧室在线监测

高压断路器优良的绝缘和灭弧性能是其被广泛应用的重要原因，但在实际运行过程中，多种因素的共同作用会导致灭弧性能和绝缘性能会降低。SF6高压断路器灭弧室最常见的故障是泄漏问题与微水超标问题，泄漏问题可通过检测气体压力或密度来检测。

1、 SF6气体密度的监测

SF6性能一般取决于它的密度，密度的降低会使其绝缘性能与灭弧性能降低。此外，因为密度的降低，一般都是因为气体泄露所引起，但是气体的泄漏还会带来外界水分的渗透，最终致使SF6气体中含水量增多，所以，对实际运行的SF6气体密度进行在线监测是非常重要的。另外，监测气体的密度也十分困难。所以，通过监测气体的压力，来反映气体的密度。在这种情况下，断路器一般设有两级警告信号，即一级补气压力信号与二级闭锁压力信号。再这样的情况下，补气压力信号一般低于额定气压约10%，闭锁压力又低5%。同事，在灭弧室未发生泄漏的情况下，气体的压力还与温度有关，气室的压力会随着温度的上升而升高，在工程实践中，依照测量时的温度便可在SF6温度特性曲线上，查出当时的气体压力值，最后判断灭弧室的泄漏情况。

2、 断路器的微水含量监测

SF6气体中含有的水分，会导致其绝缘性能与灭弧性能下降。同时，其工频闪络电压也会随之下降。另外，会使断路器触头发生电弧放电时，产生有潜在危险的化学物质。根据上面所述情况，断路器微水含量在线监测是非常重要的。SF6气体含水量的测量方法中有重量法、露点法、电解法和电容法等，不同的测量方法会得到不同的测量结果，一般情况下可采用电解法与露点法作为日常的测量方法。造成SF6气体中微水含量超过规定或者接近允许的最大值的原因是多方面的，需要严格依照监测工艺的规定，排除测量仪器中原有的空气后取气分析，得出正确的数值;监测补气时的操作;以上两者均无问题，可对该断路器加强监测，如果运行中的SF6气体微水含量继续上升，其速度又比较快，就需要将断路器退出运行，在进行彻底处理。同时结合上面的内容，确定SF6断路器实时的状态监测，其内容主要为：气压、露点值、气压变化率、微水含量、密度、工作环境温度等。

（二） 高压断路触头电寿命的在线监测

断路器在每次开合时，会使断路器触头受到相应的损伤，主要以触头在开断时的磨损，来衡量断路器电的寿命，是衡量断路器重要指标之一，因此，电寿命是断路器在线监测的重要参数。影响断路器电寿命的因素有很多，主要因素是电磨损，包括灭弧室、灭弧介质、触头这三方面，起决定性作用的是触头的电磨损。目前，对电寿命的研究计算很多，如累计开断电流或电弧能量法、累计开断电流加权法、计及燃弧时间加权评估法、触头相对电磨损和相对电寿命法等。这些方法中，只有计算好燃弧时间加权评估法，直接计算出触头的电磨损，其他方法大都是间接的表征电磨损；其次，触头相对电磨损和相对电寿命法，可针对不同的断路器来进行评估，也可以较准确的表征断路器的电磨损情况。因为另外两种方法中，可耗总量也是可以求取的，因此，也可以很好地描述电磨损的损耗情况。在此，建议选取触头相对电磨损和相对电寿命法实施在线监测。

结束语：

高压断路器的状态监测，在建筑电力系统中发挥着重要的作用，无论是国家电网还是小区用电电网，都必须通过高压断路器状态监测，来明确机电设备的运行状况，从而促进国民经济的发展。因此，检修工作人员应该在明确国内外机电设备状态监测的前提下，了解高压断路器状态监测的意义，可以提高设备工作效率，减少设备故障以及节约配品经费等。为此，检修人员应该明确高压断路器状态监测的步骤，从建立高压断路器信息着手，到重视系统功能的发挥，为我国电网整体水平的提高提供坚实的保障。

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