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摘要：近年来，电力事业为我国社会经济的建设做出巨大的贡献。作为确保电力系统稳定的重要保证，高压断路器的稳定性和可靠性直接影响着电气回路的稳定，且对于电力系统正常的运行有着重要影响。因此，本文对高压断路器概述进行分析，并对高压断路器在线监测系统总体设计以及系统软件设计展开研究，以期望高压断路器在线监测及故障诊断系统的设计提供可行性参考。
关键词：高压断路器；在线监测；故障诊断
前言
随着我国社会经济的发展，社会的用电量不断提高，并在容量不断增加的背景下，对电力系统的安全性和稳定性提出更高的要求。为了确保高压输电安全、可靠和稳定，就必须确保高压断路器能够有效的应用在电力与电气设备间的链路上。当前，高压断路器仍处于不断完善的阶段，对此需要对高压断路器进行在线监测，并且做好故障诊断以及故障警报的工作，为高压断路器的维修奠定良好的基础。因此，本文对高压断路器在线监测及故障诊断系统设计展开研究，这对于提高高压断路器应用水平，确保电力系统的稳定和安全，促进电力事业的发展具有重要意义。
一、高压断路器的概述
高压断路器又称为高压开关，及时可以闭合或切断高压电路中的负荷电流和空载电流，同时还能够通过续电器在系统发生故障时起到保护作用，切断短路电流和负荷电流。高压断路器还能够根据控制短路的需要，进行电路通断，并且还能根据设备负载电流的实际情况，选择投入或退出设备运行。高压断路器具有足够断流的能力和完善的灭弧结构，通常情况下分为：真空断路器、空气断路器、SF6断路器、油断路器等。目前，从油断路器发展到压缩空气断路器继而发展到六氟化硫断路器和真空断路器，形成了126kV以下以真空断路器为主，126kV以上电压等级六氟化硫断路器为主的格局。其中，真空断路器具有安全性高、体积小、重量轻的优点，主要应用于操作环境较为复杂的环境；SF6断路器应用于高压电力控制系统中；空气断路器具备速度快、灭弧能力强的优点。就当前而言，随着科技不断发展，真空断路器及六氟化硫断路器将会得到逐渐完善，在未来的工作中，将发挥着巨大的作用。
二、高压断路器在线监测系统总体设计
（一）系统设计方案
系统设计需要实现以下功能：其一，电流诊断和检测的功能，在系统运行过程中，需要记录电路开端的过程，若电流发生故障，在超出阀值时，能够报警；其二，信号诊断和检测的功能，能够分析信号时域以及能量，并且进行辨识比计算，还能根据辨识比来诊断断路器运行是否正常；其三，诊断和检测动触头行程的功能，检测动触头的速度、加速度、分闸时间、超行程、行程等阀值，在超出阀值时，做出警报。此外，还需实现诊断和检测开断次数、显示信息、统计、打印以及数据共享等功能。
（二）各模块单元设计
（1）信息采集模块设计：在进行高压断路器设计时，通常情况下，把信号传输到转换器的过程称为输入通道。主要包括开断电流信号、振动信号、动触头信号、分闸线圈电流等信号调理。
（2）开关量的输出/入：高压断路器在线监测运行位置的实际状态，是在线监测的主要功能，也是基本的功能之一。在高压断路器的附属构件内放入监测单元，从而能够简介的对高压断路器的位置状态进行监测。位置信号通过触点引出，断路器位置与触点位置是相对的。由此，只需要将触点的信息采集，即可完成断路器位置实际状态的信号采集。
（3）显示屏和键盘设计：在监测断路器时，需要通过程序更改或键盘参数输入。对此，在设计电路时，设计键盘是不可或缺的重要部分。并且还需显示监测的结构，也需要对电路显示屏的设计。
（4）通讯串行电路设计：在高压断路器监测设计过程中，现场信号采集设计尤为重要，并且还需实时在线监测各个模块运行的状态，从而为数据的传输和处理奠定良好的基础。在通讯串行电路设计时，通常将采集的数据传输到上位机，并通过上位机对数据进行分析和处理。由此得出，通讯电路设计占据整体系统重要地位。
三、高压断路器在线监测系统软件设计
（一）软件结构设计
高压断路器在线监测软件系统设计需要实现以下功能：其一，能够对开断次数、开断电流、信号行程、振动信号、线圈电流都能够进行采样，并确保采样的实效性和真实性；其二，对采样获得的数据通过想影响的算法进行计算，确保计算的准确性；其三，能够实现显示控制单元和分析功能。主要流程为在设备自检后，判断分闸线圈有无电流，并且确认分合闸的状态，判断阀值的大小，若超出阀值则进行警报。
图2 显示屏与键盘子程序流程图（二）各模块结构设计
（1）数据信息树立子程序：主要包括开断次数计算、分合闸权限电流、振动信号、电寿命、触头行程等分析子程序。通过分析采集的数据，获得电流的数据，并提取断路器的特征值后，判断分合闸时间，最后计算辨识比。如图1所示。
（2）显示屏及键盘程序：通过程序编写，k1及k2用于现实设置；k3用于输出或出入通道的关和开；k4用于控制上位机传输数据；k5用于合闸操作的控制；k6用于分闸操作控制。显示设计的流程如图2所示。
（3）上传数据子程序：在处理数据完成后，需要将数据通过上产数据程序传输到上位机。数据的发送以文件的形式发送，统一由校验、数据、数据长度、数据类型、地址组成，包括分闸次数、振动数据、行程数据、开端电流、分合闸线圈电流等断路器数据。
（4）警报子程序：通过对断路器监测开断次数、开断电流、振动信号、触头位移、线圈电流等数据，能够根号的反映出断路器运行的实际状态。
结束语
综上所述，本文对高压断路器的概述进行分析，通常情况下，高压断路器会出现大面积停电、部件损坏、泄露等故障，由此对高压断路器进行在线监测显得尤为重要，也具有十分重要的意义。毫无疑问，本文论述的内容，有利于提升高压断路器在线监测及故障诊断系统设计的水平，有利于确保高压断路器故障诊断的效果。但我国目前技术水平仍需进一步提高，因此在未来的工作中，还需加强对高压断路器在线监测及故障诊断系统设计的研究，为提升高压断路器应用水平，确保电力系统安全性和稳定性做出更大的贡献。
参考文献
[1]周小娜，陈志英，卢超龙.高压断路器在线监测及故障诊断系统设计[J].南昌大学学报（工科版），2017，05（03）：274-279.
[2]陈恒祥，张玥.高压断路器在线监测与故障诊断系统[J].电子技术与软件工程，2016，12（21）：227.
论文作者:张祎,李雪曼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：断路器论文; 高压论文; 在线论文; 电流论文; 数据论文; 信号论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第2期论文;