隔离开关状态在线监测系统设计

隔离开关状态在线监测系统设计

郭平周善有徐军华高景林吴灿辉

（云南电网有限责任公司临沧供电局677000）

摘要：开发一种高压隔离开关远方在线监测系统，实时了解隔离开关的运行状态和健康状况，对其存在的隐患及时发现，为隔离开关检修提供参考依据，对于电网的可靠性运行具有重要意义。

关键词：隔离开关；状态；监测

1前言

全面提升电力系统的智能化水平，提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，满足多元用户供需互动，全面建设智能变电站。高压隔离开关是智能变电站中使用较多的一次开关设备，一般需要和断路器配合使用，主要用于倒闸操作，起电压隔离和切换作用。高压隔离开关作为电网的重要组成部分，有着悠久的“历史”，被大量应用在我国的电网建设中。高压隔离开关多工作于户外，工作环境复杂，污秽等级高，传动机构长期暴露在户外，风吹日晒雨淋，易受其他物质入侵，容易造成机构卡涩、钝锈，导致分合闸不到位，甚至“拒分、拒合”的现象出现。

2高压隔离开关状态在线监测系统

高压隔离开关典型故障主要包括导电回路发热、绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等，其中，除导电回路发热外，其他都属于机械故障。针对隔离开关导电回路过热故障，国内外已经开展了大量研究工作，研制开发了红外测温、触头温度在线监测系统、触指压力检测技术等检测方法以及触头带电磨光装置等维护设备，并提出了触头材料及结构改善方案。但是，关于高压隔离开关机械故障诊断技术的研究目前尚不完善，据统计，机械故障约占隔离开关全部故障的70%，严重威胁电网安全运行，因此，开发一种高压隔离开关远方在线监测系统，实时了解隔离开关的运行状态和健康状况，对其存在的隐患及时发现，为隔离开关检修提供参考依据，对于电网的可靠性运行具有重要意义。

技术方案：户外高压隔离开关远方在线监测系统由采集传感器、高电位采集装置、地电位采集装置、协调器/路由器、综合故障诊断单元和后台监控系统五部分组成。其中，高电位采集装置位于高压侧，主要采集触头触指压力和温度，通过无线zigbee将数据上送至协调器；地电位采集装置位于低压侧，主要采集电机电流，经数据处理后，将电机电流特征参数通过无线zigbee将数据上送至协调器；协调器位于站控端，用于接收全站的无线传输数据，将数据经RS485通信转发给综合故障诊断单元；综合故障诊断单元对全站数据分析数据，得出隔离开关的健康状况，并通过IEC61850通信上送至后台监控系统，隔离开关在线监测系统框图如下图所示：

图1隔离开关在线监测系统框图

传感器单元主要搜集隔离开关的状态信息，包括压力传感器、温度传感器和位移传感器。压力传感器是采用全桥应变片与特制的结构组成，安装在两侧的触指和导电壁之间。当隔离开关合闸时，动触头挤压触指向后运动，触指运动的位移与挤压力度成线性关系，而压力传感器的形变量与触指运动位移成线性关系，因此通过监测压力传感器的形变量就可直接反应触指的加紧力度。温度传感器采用PT1000，通过金属片贴在触头壁上，可直接监测触头温度。位移传感器采用限位开关，当隔离开关闭合时，动静触头顶压限位开关从而导致限位开关变位，可以直接反应隔离开关的分合状态。

高电位采集单元分A、B、C三相，分别对应安装在隔离开关A、B、C三相的安装在隔离开关导电臂上，与一次设备处于等电位状态。高电位采集装置与压力传感器、温度传感器和位移传感器采用屏蔽导线相连，其内部采用一次取能和充电电池供点，采用无线唤醒和低功耗手段，可保证采集装置在纯电池供电的情况下可工作3年以上。高电位采集单元的安装如下图所示：

图2高电位采集装置安装图

地电位采集装置以微处理器为核心，具备采集、记录隔离开关电机电流，电压，控制继电器状态等功能。并根据采集数据计算出电机电流与功耗等特征参数，再通过无线zigbee将数据上送协调器转发综合故障诊断单元。同时地电位采集装置可以根据隔离开关控制继电器状态判断隔离开关操作状态，并将操作状态上传至综合故障诊断单元，综合故障诊断单元依据操作状态，调整系统运行状态，最终实现低功耗运行。地电位采集单元如下图所示：

图3地电位采集单元

协调器集成了协调器和路由器的功能，主要作用于zigbee无线网络，协调器的作用主要是建立zigbee网络，并将各个节点发送的数据以RS485总线的形式发送至综合故障诊断单元。路由器的主要作用是延伸网络深度，最终使zigbee网络覆盖全站。协调器实物如下图所示：

图4协调器实物图

综合故障诊断单元接收协调器转发的全站监测数据，采用模糊诊断技术对隔离开关的健康状态作出评估，得出结论。综合故障诊断单元经以太网通过IEC61850规约和站控层后台监控系统通信，将数据和诊断结果上送至后台监控系统，并生成诊断日志和告警信号。综合故障诊断单元可以通过智能组件配置工具对功能模块和监测信息点自由配置，通过配置工具生成装置的61850配置文件和模型文件，最后通过FTP工具导入装置的信息管理单元。信息管理单元根据配置文件对各监测单元进行参数配置，根据61850模型文件的信息点配置可后台监控系统通信。

3结语

针对隔离开关导电回路过热故障，国内外已经开展了大量研究工作，研制开发了红外测温、触头温度在线监测系统、触指压力检测技术等检测方法以及触头带电磨光装置等维护设备，并提出了触头材料及结构改善方案。但是，关于高压隔离开关机械故障诊断技术的研究目前尚不完善，据统计，机械故障约占隔离开关全部故障的70%，严重威胁电网安全运行，因此，开发一种高压隔离开关远方在线监测系统，实时了解隔离开关的运行状态和健康状况，对其存在的隐患及时发现，为隔离开关检修提供参考依据，对于电网的可靠性运行具有重要意义。

作者简介：

郭平1983.1.16男汉族工程师长期从事配网管理及研究。