[实用新型]高压断路器开断和关合时间在线监测装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及变电站高压断路器的在线监测装置，特别是在国际电工委员会IEC61850通信规约下高压断路器的开断、关合时间和故障诊断的在线监测装置。 

背景技术：

在变电站设备中，高压断路器数量最多、检修工作量巨大，当前高压断路器实行状态检修模式，已基本上完全取代了传统的计划检修模式。为提高检修的针对性，需要实时掌握断路器自身的性能优劣，及时发现运行中高压断路器的缺陷，近年来，在IEC61850通信规约下，在线监测技术对高压断路器机械特性和电气特性的监测要求越来越高。特别是高压断路器的开断和关合时间模块，它不仅可以获取高压断路器分合闸电磁铁动作性能、操动机构以及传动系统的状态信息，而且能够便于分析判高压断路器重要特性参数的变化趋势，使之能够准确评价设备的健康状况，为状态检修策略提供编制依据。因此测量高压断路器关合与开断时间，十分必要。 

根据中华人民共和国电力行业标准《交流高压断路器参数选用导则》DL/T615-1997定义：对断路器来说，凡是不带电情况下的操作叫作分闸与合闸，凡是带电情况下的操作叫开断与关合。它们之间的差异在于不带电时没有燃弧时间和预击穿时间，并应注意在三相情况下灭弧瞬间和预击穿瞬间在三相中是不同的，对于断路器触头开断与关合时间的监测，目前已有的技术有： 

1、采用外部的电流互感器，取断路器主回路最后一相电流有无的时刻作为断路器触头分合完毕的时刻。这种方法存在的缺陷为：(1)必须要有负荷电流的存在，一旦操作过程没有负荷，就不能监测到电流的存在，导致无法定位；(2)判断电流存在的门槛值的大小影响着断路器分合完毕时刻的精度。 

2、加设振动传感器，采用基于机械振动信号来判定断路器分合完毕时刻。 

振动信号的采集一般使用加速度传感器，加速度传感器将触头振动信号转换成电荷信号，通过电荷放大器转换成电压信号，再通过共振解调器获得所需信号。 但对断路器触头振动信号的分析是机械特性监测的难点，由于高压断路器操作震动和各种环境噪声、信号的弥散、反射和折射，使传感器获取的振动信号存在干扰成分，小信号更难辨识。当干扰信号的瞬时幅值和频率达到与振动信号可比拟时，采用传统的方法很难有效区分噪声和有用信号。缺点是需要多个加速传感器放在不同的位置。采用频域分析法、细化频谱分析方法等分析断路器操动机构振动信号缺点是反映的时间信号不够。 

3.有文献提出监测预击穿时刻这个问题，是利用与高压断路器一起安装在开关柜上的高压带电显示装置来测量断路器触头分合闸时刻。当电力线路带电时，电容传感器通过电场耦合感应出电压，并通过带电显示器显示电压信号的有无。缺点是测量出断路器的预击穿时间和燃弧时间误差较大。 

总之，目前推荐包括已经使用的断路器在线监测装置，存在着各自的缺点，尤其是对断路器开断主电路的燃弧时间和关合主电路的预击穿时间的监测不够，多数只能进行断路器不带电时的分合闸动作时间监测。 

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种快速、准确测量高压断路器开断与关合时间的在线监测装置，有效进行断路器开断与关合时间的在线监测。 

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下： 

一种高压断路器开断与关合时间的在线监测装置，由监测装置、主控板、通信前置机和上位机构成，其特征是：监测装置分两部分，在监测装置I上设有主控板、高速数据处理单元、DSP2812、逻辑信号处理单元CPLD，主控板输出接口分别与主机电脑、波形输出、网络通讯接口、看门狗相连接，监测装置的电流测量、行程测量端口分别与断路器相连接，监测装置II的电流测量、行程测量端口分别与断路器II相连接，监测装置I、II通过CAN总线与通信前置机和上位机相连接。 

本实用新型采用光电电流传感器实时测量各种电流信号，在IEC61850规约下通过光纤通信传输给数字处理单元模块；利用小波分析技术，提取回路电流波形中的各种信号波形，再利用快速傅利业变换FFT处理数据，进行断路器开断与关合操作过程中的各种电流波形的分析处理，高速数据处理单元DSP2812和逻辑信号处理单元CPLD为数字处理单元的硬件部分，采用国际通用面向对象语言 C++编写，在线测量断路器的开断与关合时间，进行断路器故障诊断。 

本实用新型的实施效果如下： 

1、利用电流信号的遥信采样，得到断路器开断与导通时刻，包含并网高压断路器合闸过程中的预计穿时间和分闸过程中的燃弧时间，使断路器动态特性监测更加科学准确。