摘要：高压开关柜对保证电力系统的正常运行发挥了巨大的作用，在实际的工作中，高压开关柜可能会发生各种类型的故障，威胁电力系统的正常运行。分析了高压开关柜的故障类型及其原因，介绍了高压开关柜的监测方法和不同故障的诊断方法。希望通过本文的介绍，能够对高压开关柜的正常运行提供参考。
关键词：电力系统；高压开关柜；在线监测；故障诊断
引言：开关柜发生故障，直接的危害是被电器设备所保护的线路、设备受损，电量损失;间接的危害则是造成用户大面积停电。为确保供电的可靠性，电力部门采取定期试验和检修的办法来保证开关柜正常运行。定期检修增加了电力设备的运行费用和停电时间，甚至于增加了设备的故障率，并且在检修的间隔还是有故障发生。因此，迫切需要对开关柜实行状态检修，对设备运行状况进行实时和定时的在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少停电时间和事故的发生，提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度。
1 高压开关柜易出现的问题
高压开关柜是由多种电气设备所共同组成的一种控制设备，其内部工作原理设计电学、磁场等多方面学科，在对高压开关柜进行检修时，工作人员需要针对不同故障进行判断，从而针对性的进行维修，同样在监测过程中，他们需要针对不同参数的变化及时作出诊断，防止事故的发生。高压开关柜易出现的问题主要体现在以下几个方面：
（1）组成元件数量、种类较多。元件种类杂、数量多是高压开关柜所具有的一项基本特点，不同元件具有不同错误特点，比如母线出现问题会导致线路出现温度上升的情况，绝缘拉杆出现故障会使得系统绝缘性发生下降。
（2）状态多样性。当高压开关柜在不同环境下进行工作时，会出现不同的工作状态，工作人员需要对其每种工作状态有深入了解和掌握，比如内部断路器在不同工作状态下其特征有所不同，有时会体现出短路情况，有时会出现断路情况。
（3）故障特征较为模糊。高压开关柜是一种电气设备，电气设备故障的一大重要特点就是模糊性，不同环境、不同时间出现故障时所表现出来的特征也有所不同。
2高压开关柜的特性及其与故障的关系
由于高压开关柜是多个电气设备的组合#其内部涉及电(磁(温度等多种物理现象#故障的表现形式或产生机理千差万别。因此要对开关柜进行在线监测并做出较准确的故障判断乃至故障预测#必须了解开关柜的工作特性和故障特点和结构的多样性 )结构的多样性导致了故障形式的多样性。开关柜内存在多个电气元件，不同的元件有不同的故障表现。 例如对于母线，其故障表现为连接处的接触电阻过大从而引起异常升温)对于绝缘拉杆，其故障表现为绝缘性能下降，故障形式的多样性给传感器的选择带来了困难。所选传感器的类型、性能、数量和安装部位将直接关系到诊断的可信度。工作状态的多样性：在不同的应用场合#开关柜的工作状态有很大差别。例如对于其中的断路器而言#有些断路器需要频繁接通与分断，而有些断路器则在投入运行后，几乎不动作#有些在寿命限内要多次开断短路电流，而有的则一次都不用开断，这种工作状态上的差异性给断路器的在线监测和故障诊断带来了困难。 例如通过断路器动触头的行程曲线，可以获知断路器操动机构的运行情况#但如果断路器投入运行后，长期不执行分断关合动作#则无法获取行程曲线。故障的随机性和模糊性，电气设备的故障不仅取决于设备的当前状态 。还跟它的历史状态有关系)同一种故障可能是由于不相关的多种原因造成的#而同一种原因又可能造成不同的故障， 对于同样的状态参数#故障可能发生也可能不发生#故障的严重程度会有差别，所有这些都表明#开关柜的状态变量与故障特征变量之间存在复杂的时变非线性映射关系#这种映射关系也反映了故障发生的随机性和模糊性。
3 高压开关柜在线监测内容及方法
目前，高压开关柜在线监测技术的利用处于初级阶段，利用该技术能够对其发生的一般故障进行准确预测并监控，监测内容主要体现温度监测、绝缘性能监测、回路联通情况监测、断路器性能监测等几个方面。由于高压开关柜所具有的故障类型较多，因此针对不同类型故障应当采取相应措施进行监测：
（1）在线温度监测包含母线区域和断路区域两部分的检测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆位于母线区域的温度传感器所检测的是整条输电线路的温度，因此该与其常处于高温区域，而断路区域温度监测是判断输电线路是否联通的一个重要依据，目前常采用的监测方式有主动监测和被动监测两种监测方式。主动监测是采用温度传感器对各点温度进行实时监测的一种方式，被动监测是通过红外传感器接收到的信号判断温度高低的一种监测方式，利用被动监测进行温度监测时需要注意外界干扰，一旦有红外干扰就会导致接收器接收不到红外线，从而影响温度监测的准确性；
（2）在线回路监测是采用在各种情况下累积相应电流的相对电气磨损突破等效磨损曲线判断是否出现断路情况；
（3）机械性能监测的内容主要包括线路闭合情况、接触器的联通情况、输电线的电流、电压情况、弹簧的开关状态、振动频率等。现阶段，机械性能监测所采用的方式为速度监测法以及振动监测法，当输电线路存在问题时，每个振动信号会发生一定的改变，峰值突然增大或减小都是判断输电线路联通的主要依据。
（4）在高压开关柜长期使用过程中，不免会发生线路、元件老化问题，这些问题的出现会使设备的绝缘性能发生一定的改变，严重时会出现漏电现象。
4 故障诊断方法
4.1 依据规则的诊断方法
（1）逻辑诊断：这种诊断简单明了，应用较广，但它把问题过于简化，诊断准确率较低。
（2）模糊诊断：故障初期的诊断数据存在不确定性，即具有随机性和模糊性。模糊诊断方法目前已应用于大型机械的机械故障和电力变压器的绝缘故障诊断，取得了较好的效果，准确度较高。
（3）统计诊断：这种方法需要大量实验数据，并且是基于图形的诊断，不适用于在线诊断。3.2 依据样板的诊断方法
（1）阈值诊断：在所有的诊断方法中，该方法操作起来较为简单，通过与特征量比较，来测定其是否超过了阈值，进而更加深入地对设备的状态进行分析，这种方法的缺点是判断比较的单一，经常会出现误报的情况。
（2）时域波形诊断：这种对设备状态的诊断方法是依据将最后测量的物理量结果随时间变化的曲线与样板进行对照，从而判断出设备的状态。
（3）频域波形诊断：这种对设备状态的诊断方法是依据将测得的物理量结果的频谱与样板对照进行判断，从而得知设备的状态。
（4）指纹诊断：对测得的数据进行处理，将得到某种特殊图形与样板对照进行判断，这种方法也是基于图形的，不适合做在线诊断。上述诊断方法在实际解决问题的时候，要完善诊断技术，依靠故障诊断的特点和本质去解决问题。既然各种方法在实际的应用过程中，各有自身的优缺点，针对不同的开关柜的运行情况，需要将多种方法结合起来使用，比如模糊诊断、时域波形诊断或频域波形诊断等方法，可以解决特征与状态有着明确的一一对应关系的故障。
5 结 语
高压开关设备对电力系统而言具有十分重要的影响，高压开关设备的损坏不仅会影响正常输电的中断，而且会导致输电事故的发生，高压开关设备经常会出现温度升高、降低的现象，绝缘材料失效的问题，断路器出现问题的问题，采用传统的高压开关设备检测方式需要停止输电线路，影响正常供电，随着科学技术的不断发展，在线监测高压开关设备基于检测参数进行传感器进行故障判断的方式被逐渐应用到高压开关设备监测过程中，应有此项技术不仅能够精准预测故障可能发生的区域，而且准确度相对较高，采用该项技术的关键点一是在于设备选用是否合理，二是取决于系统参数设置是否合理，相信随着电子信息技术的不断发展，在线监测高压开关柜技术能够得到更好地利用。
参考文献
［1］罗运虎. 智能化高压开关柜监控与故障诊断技术的研究［D］. 山东科技大学，2003.
［2］胡昌斌. 基于无线技术的开关柜度温度在线监测预警系统应用研究. 2010 年云南电力技术论坛论文集（文摘部分），2010，11.
［3］黄彪. 高压开关柜综合在线监测与故障诊断系统［D］. 西安工程大学，2012.
论文作者:李安俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
标签：开关柜论文; 故障论文; 在线论文; 高压论文; 状态论文; 断路器论文; 方法论文; 《基层建设》2019年第15期论文;