CN110849611B - 一种利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电器设备检测技术领域，涉及一种在线检测断路器机械特性的方法。一种利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，包括：检测熄弧开始和熄弧结束时的磁场突变脉冲，分别获得断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间；根据断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间，计算每一相的熄弧时间t；计算熄弧时间t与初始熄弧时间t0的差值Δt，Δt＝t‑t0，其中t0为出厂值或初次投运时测得的熄弧时间；根据Δt评估断路器的健康状况。本发明的方法，操作简单，能够实现断路器的实时在线监测，并且所需监测设备少，成本低，为断路器的在线监测提供一种新的思路。
Description
技术领域
本发明属于电器设备检测技术领域，涉及一种在线检测断路器机械特性的方法。
背景技术
断路器是电力系统中最主要的高压电器设备，其重要性不言而喻。为提高断路器运行的可靠性，需要对断路器进行必要的检查和维修。当前，采取的检修措施主要是“定期检修”，即按固定的时间周期对断路器进行停电检修。定期检修存在两方面不足：一是设备存在潜在的不安全因素时，因未到检修时间而导致不能及时排除隐患；二是设备状态良好，但到检修时间时必须对其进行检修，检修存在较大的盲目性。对断路器进行定期检修工作量大且缺乏针对性，而且对状态良好的断路器进行拆卸和组装反而会增大其故障率。而状态检修建立在充分掌握设备运行状态的基础上，只对有故障隐患的设备进行检修。如果能够对断路器进行在线、非接触式的早期绝缘故障检测，将有助于更全面的掌握断路器的运行状态，实现状态检修。高压断路器机械特性在线监测系统能对断路器当前的机械状态进行实时监测，并对历史状态数据进行记录，可以对断路器的运行可靠性及控制可靠性进行评估，为“定期检修”向“状态检修”过渡提供支持。
高压断路器合闸过程中的机械特性参量包括合闸行程、合闸时间、合闸速度和合闸线圈电流峰值等。高压断路器分闸过程中的机械特性参量包括分闸行程、分闸时间、分闸速度和分闸线圈电流峰值等。其中断路器分合闸时间是保证断路器能够正常可靠开断(关合)的必要条件。分合闸时间短，灭弧时间就短，触点的烧损程度就小，电气寿命就长。断路器同期时间也是为了保证各相同步分断，也是为了更快的灭弧。断路器同期时间可以判断断路器分合闸相间同期性能。测量断路器分合闸时间可以及同期可以判断断路器能否正常投运。
目前应用较多的断路器故障诊断物理量有：断路器振动信号，分合闸线圈电流以及触头行程时间曲线等。这些物理量容易采集，可以直接反映断路器的机械故障，所应用的信号处理与故障识别方法非常丰富。以往大多将开关辐射场作为变电站中的电磁干扰来研究，利用开关辐射场测试断路器的机械特性的研究鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种在线检测断路器机械特性的方法。该方法利用电磁场传感器对断路器进行在线监测，以获取断路器动作时产生的辐射场，数据经采集传输后进行机械特性参数提取，获取反映断路器健康状况的状态参量以判定故障类型，从而为检修决策做出参考依据。
本发明实现其目的采用的技术手段是：一种利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，包括：
检测熄弧开始和熄弧结束时的磁场突变脉冲，分别获得断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间；
根据断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间，计算每一相的熄弧时间t；
计算熄弧时间t与初始熄弧时间t0的差值Δt，Δt＝t-t0，其中t0为出厂值或初次投运时测得的熄弧时间；
根据Δt评估断路器的健康状况。
作为本发明的进一步改进，计算三相Δt的偏差值S，根据计算出的偏差值S，评估断路器的健康状况。
进一步的，所述根据Δt评估断路器的健康状况包括：当
断路器正常；当
提示断路器存在异常；当
需停电检修。
进一步的，三相Δt的偏差值S的计算公式为：
当S＞4％时，需停电检修。
本发明的方法，操作简单，能够实现断路器的实时在线监测，并且所需监测设备少，成本低，为断路器的在线监测提供一种新的思路。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图；
图2是断路器动作时产生的辐射场示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
本实施例的利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，流程如图1所示，具体包括以下步骤：
1、在GIS设备中安装电磁场传感器，通过电磁传感器监测熄弧开始的磁场波动信号和熄弧结束时的磁场突变脉冲；
2、根据采集得到的电磁场信号，提取断路器的机械特性参数分合闸时间。
如图2所示，图中t1即为断路器灭弧开始时间，此时，触头间产生等离子体，其阻值是不断变化的，从而导致电流不断变化，从而在周围产生变化的磁场和电场，利用传感器可以获得电场突变的时间点即为t1。熄弧结束瞬间，电流值突变，此时磁场信号和电场信号都会有较大脉冲，传感器捕获到脉冲出现的时间t2即为熄弧时间。t＝t2-t1即为灭弧时间。
3、计算熄弧时间t与初始值t0的差值Δt，Δt＝t-t0，其中，t0为出厂值或初次投运时测得的始熄弧时间。
4、根据Δt评估断路器的健康状况：
当
断路器正常；
当
提示断路器存在异常；
当
需停电检修。
5、计算三相Δt的偏差值S：
当S＞4％时，需停电检修。
本实施例方法的原理是：断路器开断或关合瞬间，触头间产生等离子体，其阻值是不断变化的，从而导致电流不断变化，从而在周围产生变化的磁场。而熄弧结束瞬间，电流值突变，此时磁场信号会有较大脉冲。通过在GIS设备中安装电磁场传感器，通过监测熄弧开始的磁场波动信号和熄弧结束时的磁场突变脉冲，就可以得到断路器的熄弧时间，从而通过判断熄弧时间长短和三相熄弧同期性来判断分合闸时间，灭弧时间越短则分合闸时间就越短，触点的烧损程度就小，电气寿命就长。而三相灭弧时间越同步，则能保证各相同步分断，从而三相更快灭弧。从而判断断路器的机械特性。
不同型号的断路器灭弧时间相差较大，因此用纵向对比法。同时，三相熄弧时间相差越小，即代表三相同期性越好。如三相熄弧时间相差过大，则说明断路器存在故障隐患，应尽快进行停电检修。
Claims (4)
1.一种利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，其特征在于：包括：
检测熄弧开始和熄弧结束时的磁场突变脉冲，分别获得断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间；
根据断路器的熄弧开始时间和熄弧结束时间，计算每一相的熄弧时间t；
计算熄弧时间t与初始熄弧时间t0的差值Δt，Δt＝t-t0，其中t0为出厂值或初次投运时测得的熄弧时间；
根据Δt评估断路器的健康状况。
2.根据权利要求1所述的利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，其特征在于：所述根据Δt评估断路器的健康状况包括：当
断路器正常；当
提示断路器存在异常；当
需停电检修。
3.根据权利要求1所述的利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，其特征在于：所述根据Δt评估断路器的健康状况包括：计算三相Δt的偏差值S，根据计算出的偏差值S，评估断路器的健康状况。
4.根据权利要求3所述的利用开关辐射场在线检测断路器机械特性的方法，其特征在于：三相Δt的偏差值S的计算公式为：
当S>4％时，需停电检修；
其中，Δta、Δtb、Δtc分别为断路器的三相a、b、c对应的熄弧时间t与初始熄弧时间t0的差值。
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