勝利石油管理局有限公司電力分公司 張 利 劉玉林 劉喜軍 荊 峰 劉慶寶

智能斷路器是電力變電站中一種很重要的高壓設(shè)備開關(guān)，在變電站設(shè)備中智能斷路器保證電路可正常連接和斷開，不僅提高工作便利性，在一定程度上可保證電路電氣能安全的使用，保證電力工程順利實(shí)施。以此證明，只有良好的功能狀態(tài)才可提高變電站和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。如果保證變電站和電力系統(tǒng)可正常運(yùn)行情況下，需要避免出現(xiàn)高壓危害等問題，需要工作人員對(duì)電力線路情況及時(shí)檢查和優(yōu)化，這也是我國(guó)所關(guān)注的熱點(diǎn)話題。面對(duì)越來越高的質(zhì)量問題，對(duì)之前定期預(yù)防性檢修方式逐漸改變成采用實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)斷路器，這樣能全面檢查斷路器運(yùn)行情況。智能斷路機(jī)械特性對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是非常重要的，大力提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性 。

1 智能斷路器的工作原理

斷路器的基本結(jié)構(gòu)。電力工程系統(tǒng)會(huì)涉及到很多內(nèi)容，同時(shí)也是一項(xiàng)非常繁瑣而復(fù)雜的工作。面對(duì)智能斷路器的具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容，主要是由設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。智能斷路器主要內(nèi)容包括主干回路、支撐結(jié)構(gòu)、操作結(jié)構(gòu)及推進(jìn)聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)四部分。智能斷路器觸頭行程的相關(guān)特性是由推進(jìn)聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)所決定的，同時(shí)在設(shè)備運(yùn)行階段可得出準(zhǔn)確真實(shí)的運(yùn)行參數(shù)值。操作結(jié)構(gòu)主要決定分合閘線圈電流，也能監(jiān)測(cè)到兩端的電壓值。以此說明，掌握設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步創(chuàng)新和優(yōu)化對(duì)現(xiàn)在監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)工作。圖1中執(zhí)行元件由三種內(nèi)容構(gòu)成，可有效控制設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)還可保證電流、電壓和大地間的絕緣性。

圖1 智能斷路器結(jié)構(gòu)圖

斷路器的操作結(jié)構(gòu)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，操作結(jié)構(gòu)誤差占設(shè)備機(jī)械誤差的75%。智能斷路器執(zhí)行結(jié)構(gòu)的性能很重要，因?yàn)閳?zhí)行結(jié)構(gòu)的靈活性決定了開關(guān)操作是否停頓。因此其工作機(jī)制須滿足以下條件：首先具有足夠的大沖量。在結(jié)構(gòu)操作移動(dòng)過程中，一定要帶動(dòng)斷路器動(dòng)出頭產(chǎn)生一定大沖量，同時(shí)還需保證合閘速度必須符合設(shè)備出廠標(biāo)準(zhǔn)、符合相關(guān)原則；其次動(dòng)作的可靠性。操作結(jié)構(gòu)是決定分合閘動(dòng)作靈活性、避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作現(xiàn)象，從而對(duì)后期電力運(yùn)行造成影響；最后，脫扣裝置靈活。此裝置的靈活性可保證電線路安全運(yùn)行，即使出現(xiàn)故障問題能通過合閘狀態(tài)的斷路器可以快速實(shí)現(xiàn)跳閘[2]。

2 智能斷路器在線檢測(cè)技術(shù)先進(jìn)性研究

自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展方向不斷擴(kuò)大，目前對(duì)在線監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。智能電路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)具有以下特征：傳感器技術(shù)。需相關(guān)工作人員結(jié)合斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施操作，同時(shí)還需在斷路器上安裝各種類型的傳感器，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的過程中掌握運(yùn)行狀態(tài)變化數(shù)據(jù)。同時(shí)還需建立信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源信息共享的目的。斷路器的參數(shù)主要是通過傳感器實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)目的，如上述測(cè)量電路的過程中都會(huì)采用霍爾電流傳感器，此類傳感器主要是測(cè)量角位移的方面。

軟硬件技術(shù)。首選在硬件平臺(tái)上可建立一個(gè)應(yīng)用的軟件系統(tǒng)，主要目的是可對(duì)所采用的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析和研究，同時(shí)還會(huì)繪制出曲線圖形，這樣可有效運(yùn)行斷路器的系統(tǒng)評(píng)估；互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)?？刹捎么髷?shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)施信號(hào)數(shù)據(jù)傳播目的，不僅保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性還能保證及時(shí)性，遇到問題需及時(shí)溝通和優(yōu)化；液晶現(xiàn)實(shí)技術(shù)?？砂惭b液晶現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把所獲取的數(shù)據(jù)信息顯示到液晶屏幕上，方便工作人員查看，為后期的工作提供了很大方便性。

3 變電站智能斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的總體研究

斷路器在線監(jiān)測(cè)內(nèi)容。主要是在電力運(yùn)行實(shí)際過程中所涉及到的關(guān)鍵特征要求，并且還需要結(jié)合工作人員多年工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)斷路運(yùn)行過程中，需要對(duì)以下指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：分合閘線圈電流（電流、電壓）；觸頭行程時(shí)間特性（分合閘時(shí)間、行程）；儲(chǔ)能電機(jī)電流（電流、電壓、儲(chǔ)能時(shí)間等）；觸頭磨損、溫度（三相開斷電流、溫升）。

電纜的牽引敷設(shè)監(jiān)測(cè)。通常在電纜牽引敷設(shè)過程中都會(huì)采用攪拌機(jī)械的方式。同時(shí)還需人為操作方式，按照電纜長(zhǎng)度放出一根牽引繩子，之后再通過滾輪送至電纜盤處，對(duì)電纜拉帽將牽引繩與電纜進(jìn)行連接。同時(shí)還需安裝電線電纜的保護(hù)套，避免因受力出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象，然后對(duì)電纜拉帽與卷揚(yáng)進(jìn)行全面的連接，完成牽引繩展放工作。電纜機(jī)械拉帽具有很高的強(qiáng)度和安全性，因此電纜不會(huì)因外力而損壞，通常在安裝過程中使用以完全確保電纜的安全性。此外須派遣專門人員與廠家合作以監(jiān)視安裝過程，同時(shí)順利完成安裝工作[3]。

分合閘線圈電流監(jiān)測(cè)。斷路器的分合閘是由于電磁原理，鐵芯產(chǎn)生電磁力來完成分合閘操作。因此，電磁鐵線圈電流的變化可反映斷路器動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵信息。斷路器鐵芯中線圈電流的變化反映圖形如圖2：t0～t1階段。此階段開始時(shí)鐵芯處于靜止?fàn)顟B(tài)，線圈電流從零開始逐漸增大，在ti時(shí)刻鐵芯開始運(yùn)動(dòng)；t1～t2階段。此階段為核心運(yùn)動(dòng)階段；t2～t3階段。該過程中鐵芯處于吸合狀態(tài)不發(fā)生改變，開關(guān)元件的觸點(diǎn)工作，斷路器進(jìn)入接通狀態(tài)。從t3～t4步驟，該階段電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)。t4～t5階段電流迅速降至零，電磁鐵芯失去吸引力，觸點(diǎn)完成斷開動(dòng)作，斷路器處于斷開狀態(tài)。該傳感器的接線圖如圖3。

圖2 斷路器線圈電流波形

圖3 霍爾電流連接圖

觸頭行程時(shí)間特性監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)的走時(shí)特征，可詳細(xì)了解觸點(diǎn)整個(gè)工作過程。接觸走時(shí)特性監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)主軸的角位移。主軸的角位移與接觸走時(shí)特性直接相關(guān)。將每個(gè)位移傳感器安裝在主軸上以獲得角位移，反映接觸走時(shí)特性曲線的時(shí)間圖。霍爾電流傳感器仍用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)中的電流，該傳感器與開關(guān)線圈電流監(jiān)測(cè)階段選用的傳感器原理相同。斷路器的三相主回路電流測(cè)量主要是在電流傳感器轉(zhuǎn)換后進(jìn)行測(cè)量，將無法監(jiān)測(cè)的大電流輸入電流傳感器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的小電流，選用的電流傳感器通常是于波模塊CHG-500E，額定輸出電流為100mA[4]。

總而言之，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器運(yùn)行過程中需采用電路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。這樣才能在電力行業(yè)發(fā)揮重要作用，還可以提高變電站的安全性。隨著變電站相關(guān)技術(shù)不斷優(yōu)化，逐漸邁向智能化和自動(dòng)化發(fā)展放向，與此同時(shí)對(duì)斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也提出了更高的要求。