CN103823179A - 一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力设备检测领域，为一种基于空间高频技术的非接触式高压断路器动作特性测量方法。该方法通过在带电情况下，收集断路器分合闸时断路器触头电弧产生的高频信号变化时间点及断路器分合闸时分合闸线圈电压变化时间点，可以实现快捷，安全，无需停电的高压断路器分、合闸时间，分、合闸相间不平衡，断路器分、合闸燃弧时间等参数测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于特高频信号检测技术的非接触式高压断路器动作特性测量方法。
背景技术
高压断路器在高压电路中起控制作用，是电力设备中的重要组成部分之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。所以断路器的正常运行对于电力系统的稳定具有重要意义。
根据断路器统计资料表明机械操作故障占到高压断路器所有故障的一半，而其动作特性是反应其机械性能的一个重要指标。而现阶段测量高压断路器动作特性的方法存在停电困难，检测手段为接触式，在检测过程较为复杂，检测时需要反复操作，影响高压断路器机械寿命等情况。
断路器操作时会产生一个电弧，会对断路器的动静弧触头造成烧蚀。而断路器是否能快速的熄灭电弧是断路器的一个重要参数，而目前的断路器常规检测技术中，对其没有有效的检测手段。
在断路器开合时产生的电弧会向空间发射特高频信号。通过收集特高频信号的时间以及采集的分合闸线圈电压变化时间，可以准确的确定高压断路器的动作特性。同时由于特高频检测具备：频率高，能够有效的避开变电站系统的低频无线电干扰；灵敏度高，可以精确测量及准确判断的优势。可以为评估高压断路器机械性能提供可靠的依据。
通过各个通道采集的天线信号时间，判断ABC断路器三相动作顺序，对于首信号，次信号，三信号为某项的判断依据如下：若信号先到达A侧天线后到达C侧天线，则该信号为A相信号，若信号先到达C侧天线后到达A侧天线，则该信号为C相信号，若信号同时到达AC侧天线，则该信号为B相信号。
发明内容
本发明的目的是：针对现阶段测量高压断路器动作特性的方法存在停电困难，检测手段为接触式，在检测过程较为复杂，检测时需要反复操作，影响高压断路器机械寿命的实际情况，提出一种无需停电，简单，快捷的断路器动作特性检测方法，实现对高压断路器动作特性的快速准确的带电或在线测量，从而实现对高压断路器机械特性评估。
本发明是通过下列技术方案来实现的。
一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法，本发明特征是，步骤为：
（1）使用具有4通道且采样率大于10G/s的数据采集系统采集置于高压断路器四周5m处且等距呈矩型布置的4个频响范围在100MHz‐1GHz的无源双锥型特高频天线，用于接收高压断路器分合闸操作时断路器动静触头间电弧发出的特高频信号；
（2）使用具有9通道且采样率大于1M/s的数据采集系统用于记录三相高压断路器每相的分合闸线圈电压；
（3）在合闸指令发出后，记录合闸线圈电压波动上升至大于%的时间点、特高频信号达到信噪比在3倍以上的时间点及特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点，通过采集的同相特高频信号特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点减去合闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点，即可得到高压断路器的合闸时间；
（4）在分闸指令发出后，记录分闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点、特高频信号上升至信噪比在1.5倍以上的时间点及特高频信号下降至信噪比在3倍的时间点，通过采集的同相特高频信号上升至信噪比大于1.5倍时的时间点减去分闸线圈电压发生波动到达大于%的时间点，即可得到高压断路器的分闸时间；
（5）在分闸操作时，通过采集的同相特高频信号信噪比上升1.5倍时的时间点减去同相特高频信号信噪比上升至3倍时的时间点，即可得到高压断路器的燃弧时间；
（6）在分闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比到上升至3倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的分闸相间不平衡时间；
（7）在合闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比下降至1.5倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的合闸相间不平衡时间；
（8）依据信号到达不同天线的时间点来确定该信号为某相发出。
本发明的有益效果是，本发明方法通过在带电情况下，收集断路器分合闸时断路器触头电弧产生的高频信号变化时间点及断路器分合闸时分合闸线圈电压变化时间点，可以实现快捷，安全，无需停电的高压断路器分、合闸时间，分、合闸相间不平衡，断路器分、合闸燃弧时间等参数测量。
附图说明
图1为本发明特高频天线侧面布置示意图；
图2为特高频天线平面布置示意图；
图3为端子箱接线示意图；
图4为断路器合闸时间判断方法示意图；
图5为断路器分闸时间判断方法示意图。
具体实施方式
见图1～图5，一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法，本发明特征是，步骤为：
（1）使用具有4通道且采样率大于10G/s的数据采集系统采集置于高压断路器四周5m处且等距呈矩型布置的4个频响范围在100MHz‐1GHz的无源双锥型特高频天线，用于接收高压断路器分合闸操作时断路器动静触头间电弧发出的特高频信号；
（2）使用具有9通道且采样率大于1M/s的数据采集系统用于记录三相高压断路器每相的分合闸线圈电压；
（3）在合闸指令发出后，记录合闸线圈电压波动上升至大于%的时间点、特高频信号达到信噪比在3倍以上的时间点及特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点，通过采集的同相特高频信号特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点减去合闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点，即可得到高压断路器的合闸时间；
（4）在分闸指令发出后，记录分闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点、特高频信号上升至信噪比在1.5倍以上的时间点及特高频信号下降至信噪比在3倍的时间点，通过采集的同相特高频信号上升至信噪比大于1.5倍时的时间点减去分闸线圈电压发生波动到达大于%的时间点，即可得到高压断路器的分闸时间；
（5）在分闸操作时，通过采集的同相特高频信号信噪比上升1.5倍时的时间点减去同相特高频信号信噪比上升至3倍时的时间点，即可得到高压断路器的燃弧时间；
（6）在分闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比到上升至3倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的分闸相间不平衡时间；
（7）在合闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比下降至1.5倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的合闸相间不平衡时间；
（8）依据信号到达不同天线的时间点来确定该信号为某相发出。
以下结合附图对实际使用进行进一步说明。
在断路器1四周10m等距上放置无源双锥型频响范围在100MHz-1GHz的4个特高频天线2、7、8、9、10。同时在高压断路器操作机构箱5处使用电流计6接出断路器分合闸线圈电压信号，当发出高压断路器分闸信号时，使用采样率不低于10G/s数字采集系统4采集特高频天线2、7、8、9、10所采集断路器操作时产生的特高频信号。同时，使用采样率不低于1M/s数字采集系统4采集在断路器操作机构箱2的合闸线圈11分一12分二13电压。
通过数据采集系统4各个通道采集的天线信号时间，判断ABC三相动作顺序，对于首信号，次信号，三信号为某项的判断依据如下：使用若信号先到达7、8后到达9、10则A相，若信号先到达9、10后到达7、8则C相先，若信号同时到达7、8、9、10则B相。
通过同相特高频信号特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点减去合闸线圈电压发生波动到达大于%的时间点，即可得到高压断路器的合闸时间。
通过同相特高频信号信噪比到达3倍时的时间点减去分合闸线圈电压发生波动波动到达大于%的时间点，即可得到高压断路器的分闸时间。
通过同相特高频信号信噪比到达1.5倍时的时间点减去同相特高频信号信噪比到达3倍时的时间点，即可得到高压断路器的燃弧时间。
在分闸操作时，通过取采集的相间相特高频信号信噪比到达3倍时的时间点时间差值最大值，即可得到高压断路器的分闸相间不平衡时间。
在合闸操作时，通过取采集的相间相特高频信号信噪比到达1.5倍时的时间点时间差值最大值，即可得到高压断路器的合闸相间不平衡时间。
Claims (1)
1.一种非接触式空间高频高压断路器动作特性测量方法，其特征是，步骤为：
（1）使用具有4通道且采样率大于10G/s的数据采集系统采集置于高压断路器四周5m处且等距呈矩型布置的4个频响范围在100MHz-1GHz的无源双锥型特高频天线，用于接收高压断路器分合闸操作时断路器动静触头间电弧发出的特高频信号；
（2）使用具有9通道且采样率大于1M/s的数据采集系统用于记录三相高压断路器每相的分合闸线圈电压；
（3）在合闸指令发出后，记录合闸线圈电压波动上升至大于%的时间点、特高频信号达到信噪比在3倍以上的时间点及特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点，通过采集的同相特高频信号特高频信号衰减至信噪比1.5倍的时间点减去合闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点，即可得到高压断路器的合闸时间；
（4）在分闸指令发出后，记录分闸线圈电压发生波动上升至大于%的时间点、特高频信号上升至信噪比在1.5倍以上的时间点及特高频信号下降至信噪比在3倍的时间点，通过采集的同相特高频信号上升至信噪比大于1.5倍时的时间点减去分闸线圈电压发生波动到达大于%的时间点，即可得到高压断路器的分闸时间；
（5）在分闸操作时，通过采集的同相特高频信号信噪比上升1.5倍时的时间点减去同相特高频信号信噪比上升至3倍时的时间点，即可得到高压断路器的燃弧时间；
（6）在分闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比到上升至3倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的分闸相间不平衡时间；
（7）在合闸操作时，通过取采集的断路器每相特高频信号信噪比下降至1.5倍时的时间差最大值，即可得到高压断路器的合闸相间不平衡时间；
（8）依据信号到达不同天线的时间点来确定该信号为某相发出。
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