智能高压开关设备的技术

智能高压开关设备的技术

于鹏飞

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摘要：在电力系统中，高压开关占据着不可替代的地位。主要原因是高压隔离开关不仅能够以变电站稳定运行为核心，合理调整运行方式，也能通过有效隔离高压电源，避免对检修人员生命健康造成威胁。然而，由于高压隔离开关的运行环境极易受到多方面因素影响，使其产生故障的概率也得到大幅提升，从而埋下严重隐患。由此可见，正确认知高压隔离开关的检修方法和技术，是当前迫切需要关注的方面。

关键词：智能高压；开关设备；技术

1智能高压开关设备的特点

（1）智能高压开关设备和对应的部件要借助数字化测量的方式完成参数的处理，测量的结果会借助层级推送的模式直接汇总在站控层网络，以保证高压设备和其他部件运行控制效果满足预期。在属性和参数分析过程中，要对气室压力、操作压力、一次电线、电压信号灯进行参数的汇总，确保智能组件功能管理效果最优化。（2）在基于DL/T860技术支持下的应用模式，能实现高压开关设备智能化管理和控制，以便于能有效完成间隔体系内断路器和隔离刀侧、接地刀闸的操作控制，配合状态监测流程就能建立相应的实时性控制模式，并配合过程层网络完成信息的发布和处理。与此同时，新型智能高压开关设备还能具备防误操作处理功效，借助开关设备控制器就能实现相匹配的应用。（3）主要是借助智能化应用控制功能的可视化模块，建立基于聚合信息和经济综合分析模块，就能实现信息的交互管理，并且，借助监测主IED完成相关工作，有效实现站控层网络和站控层设备的应用目标，从而保证信息实时性共享，为电网优化工作的落实和开展奠定基础。

2 故障诊断流程设计

在提取电网高压隔离开关机械故障振动信号特征值后，以力矩曲线形式将其表现出来，与正常状态下的曲线波形进行对比。比较二者曲线变化过程中力矩差值，以此作为评判是否发生电网高压隔离开关机械故障的依据。电网隔离开关的开和断过程力矩曲线变化剧烈，为了方便分析，将其划分为多个区间，针对每个区间进行单独分析，也可从侧面辅助给出电网高压隔离开关机械故障发生的类型和位置。

高压隔离开关机械故障诊断方法：首先提取力矩-转角特征，并且绘制成曲线，将该曲线与实际曲线对比，判断操作杆转动角度是否到位，判断结果为否时，输出电网隔离开关动作不到位故障结果。判断结果为是时，继续判断曲线的力矩差值，判断结果为是时，输出电网隔离开关无机械故障；判断结果为否时，进一步分析机械故障是力矩问题还是曲线相关性问题.其中力矩问题包括力矩极值变化值是否超过极值、电网隔离开关整体力矩均值变化情况及触头触指接触前力矩变化情况，曲线相关性问题包括电网隔离开关整体曲线相关系数和触头触指接触时相关系数问题。

3高压隔离开关的主要故障

3.1 分合闸故障

分合闸故障属于高压隔离开关故障中比较常见的类型之一，主要分为分合闸不到位和拒动2种类型。其中，分合闸不到位表现为分合过大或动作未能达到分合闸要求。这种情况下，分合闸后会导致接触面积发生变化，产生持续过热问题，若未能及时处理，极易诱发严重故障。引起此类故障的原因比较多，例如，触头表面存在大量油污、灰尘等，促使高压隔离开关因长时间遭受腐蚀，转动摩擦力明显增加，合闸时很难达到相应位置。或者，连接螺栓松动也会引起此类故障，即用于连接机构连杆的螺栓位置发生变化，改变合闸位置。底座因腐蚀问题引起线夹形变，促使合闸位置发生变化，同样是引发故障的原因。拒动故障是高压隔离开关无法执行分合闸动作，难以完成分配电能和电压操作。产生拒动故障的原因也比较复杂，包含多个方面，比如，受到外部环境的影响，也就是室外温度过低，冰冻机构转动轴销，此时转动轴销无法执行分闸动作。静触头接触部分被高温烧坏而无法正常工作，也会产生拒动问题。如果存在传动轴销脱落的情况，传动机构与闸刀相互分离，同样无法执行合闸动作。

3.2 过热故障

高压隔离开关的过热故障主要分为开关过热和导电回路过热两个方面。其中开关过热常见于高压隔离开关运行过程中，主要原因与其材质有关，也就是镀锌钢制销轴和黄铜轴套会在室外长期工作环境下遭受腐蚀，促使开关触头接触面积发生变化，接触电阻也会持续增加，此时，高压隔离开关的发热量也会不断提升。或者，夹紧弹簧夹后也会因接触面积变化而引发过热问题。至于引发导电回路过热的原因不仅与上述内容息息相关，也与接触面、合闸位置存在紧密联系，也就是接触面含有大量污垢时，极易减少触头接触面积，导致电流发生变化。或者，高压隔离开关未能完全执行合闸动作时，也会出现因负荷增加产生导电回路过热问题。

3.3 中途停止故障

在高压隔离开关运行过程中，中途停止故障也是比较常见的类型。在不同情况下，中途停止故障产生的影响也各不相同，比如，相关人员开展检修工作时，中途停止故障会引起拉弧放电，严重降低检修工作的安全性。产生此类故障的主要原因是开关内部存在腐蚀问题，使触头接触不良，提升了自动合闸的概率。或者，高压隔离开关运行期间转动轴销、传动轴销发生卡顿时，也会出现中途停止问题。另外，失去对电源的控制也是引发中途停止故障的原因之一。

4智能高压开关设备的技术

4.1运行维护技术

对于新型智能高压开关设备而言，良好的运行状态是维持其应用质量的关键，因此，在系统研究过程中，常态化运行维护技术也非常关键。智能化处理模块能为设备管理提供合理的事故预警支持，主要是应用可靠性参数完成相关情况的评估分析。例如，对新型智能高压开关设备的运行情况、负载状态、运行年限等予以分析，并全面建构系统研究可靠性模型，配合完整的算法和指标体系，就能打造可控且合理的智能电网规划项目，从设计、运行到后期维护建立全过程一体化监管体系。

4.2基于二次设备功能升级技术

指的是在传统二次设备基础上，建立相应的模块化设计集成管理模式，配合智能主机就能建立相贴合的控制处理机制，从而维持智能主机各个模块的联合效果。

智能主机应用体系中，各个模块要借助背板总线完成通信处理，并实现相应功能单元的实时性集成。主要包括测控保护单元、智能终端、合并单元、局放监测单元等，配合二次设备的应用功能，就能建立智能高压开关的实时性监督控制体系，从而真正意义上打造站控层设备和开关本体交互处理目标，并且维持应用效能的最优化。在二次设备功能升级的过程中，支持智能高压开关前沿技术要求，能建立相匹配的技术模块。

4.3多参量数据综合处理技术

近几年，传感技术不断发展和进步，不同类型的传感器被广泛应用在各行业中，其中，高压断路器中应用传感器就能及时分析其状态信息和情况，保证状态监测的合理性和科学性，并集中对反映情况和类型予以管理，维持良好的应用效能。一方面，传感器的安装能对智能高压开关设备进行精准的状态跟踪，不同位置的传感器获取不同信号，以其特征有效评估智能高压开关的运行情况，并集中辨认设备机械状态的转换情况，为细部特征分析和评估工作的有效落实予以支持。另一个方面，利用不同信号提取特征量进行数据的分析和对比，配合监测系统冗余管控效能，就能最大程度上维持管理的规范性，并提高工作效能。

结论

智能高压开关设备技术发展进程在不断推进，概念设计和试点应用工作也全面展开，在建立有效集成化数据管理平台的同时，还能共同打造可靠且科学的应用模式。利用分布式控制技术、一次设备/二次设备融合技术、组件集成化技术等，更好地实现应用扩展的目标，为智能变电站高压开关设备应用水平的全面优化奠定坚实基础。

参考文献：

[1]李良权,宋亚凯. 电力电子技术在智能高压开关设备中的应用[J]. 河南科技,2018,(22):55-56.

[2]孙聪,高亮. 智能高压开关设备技术研究进展[J]. 科技风,2018,(16):10.

[3]王伟,张熙杰,李贞. 基于互联网+的智能高压开关设备[J]. 科技风,2017,(06):94.