狀態(tài)監(jiān)測在高壓斷路器操動機構(gòu)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

曹新

摘 要：介紹了電網(wǎng)發(fā)展過程中的四種檢修模式及其優(yōu)缺點。結(jié)合本人在變電檢修行業(yè)的工作，探索了目前針對斷路器操動機構(gòu)的狀態(tài)檢修方法，提出了斷路器操動機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用并分析了其對提升“狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)”中斷路器狀態(tài)檢修效能的作用。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測;狀態(tài)檢修;斷路器操動機構(gòu);檢修決策

引言

隨著國家電力工業(yè)的發(fā)展，電力生產(chǎn)的檢修模式也在逐漸發(fā)生變化，檢修方式已經(jīng)從目前的定期檢修（TBM，time based maintenance）與故障檢修（FBM，failure based maintenance）發(fā)展為電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修（CBM，condition based maintenance）與基于可靠性的檢修（RCM，reliability centered maintenance）。在筆者的變電檢修工作當中，定期檢修還在被廣泛采用，針對設(shè)備狀態(tài)的狀態(tài)檢修也在積極開展。狀態(tài)檢修無疑是一種非常先進的檢修方式，它的開展會解決我們變電檢修行業(yè)的很多疑難問題，比如設(shè)備的“重復檢修”與“過度檢修”問題。狀態(tài)監(jiān)測與狀態(tài)檢修的結(jié)合將會使的狀態(tài)檢修發(fā)展為“基于可靠性的檢修”，將會大大提高設(shè)備的運行可靠性，減少停電事故的發(fā)生。

1電網(wǎng)的幾種檢修模式優(yōu)缺點

目前電網(wǎng)變電檢修中還廣泛采用著定期檢修的方式。當設(shè)備數(shù)量少、種類單一并且設(shè)備質(zhì)量水平較一致時，定期檢修的檢修方式會起到很好的效果[1]。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大與設(shè)備種類的增多，如果定期地安排檢修計劃，人力和物力的不足會逐漸體現(xiàn)出來。而且設(shè)備制造質(zhì)量的不同和運行條件的差異，也可能造成設(shè)備本身的故障發(fā)生概率不盡相同。如果仍然按照固定周期對設(shè)備進行固定模式的維護或檢修，對這些設(shè)備將產(chǎn)生“過度檢修”的弊端，將會浪費大量的人力物力;而對某些設(shè)備則有可能造成失修，因為有些早期的故障隱患往往可以通過提早的停電檢修發(fā)現(xiàn)并消除，避免了電網(wǎng)事故的發(fā)生。電網(wǎng)設(shè)備的故障檢修即等到電網(wǎng)設(shè)備的故障發(fā)生之后再進行的檢修，即為我們?nèi)粘９ぷ髦械膿屝薰ぷ?。這種檢修方式弊端很明顯，這時設(shè)備故障已經(jīng)不可避免的發(fā)生了。鑒于這些檢修工作當中存在的問題，開展狀態(tài)檢修就顯得極為必要了。

2高壓斷路器日常維護中常遇見的問題以及狀態(tài)檢修的開展情況

在本人所接觸的110kV及以下電壓等級的高壓斷路器中，斷路器的操動機構(gòu)主要采用彈簧儲能機構(gòu)。操動機構(gòu)主要由分閘機構(gòu)、合閘機構(gòu)、儲能機構(gòu)等幾部分組成。在斷路器運行檢修當中，常常會出現(xiàn)：斷路器分合閘線圈燒毀、儲能電機燒毀、合閘位置不能保持、儲能彈簧斷裂、手車底盤閉鎖功能異常、斷路器絕緣下降等故障。

我們?nèi)粘z修中大多采用預(yù)防性維修，即定期檢修。這種檢修方式將會被目前正在實行的狀態(tài)檢修所取代。日常開關(guān)檢修遵循的是“逢停必修”的檢修策略，開關(guān)小修標準流程主要包含斷路器本體檢修、斷路器操作機構(gòu)檢修、斷路器本體及操作機構(gòu)參數(shù)測量[2]等幾個方面。其中，斷路器機械特性試驗需要測量的數(shù)據(jù)有觸頭合閘彈跳時間、固有分合閘時間、相間分合閘不同期時間、分合閘線圈電阻、最低分合閘電壓等。

目前開展的狀態(tài)檢修是基于“狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)”實現(xiàn)的。該系統(tǒng)主要由基于模型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)服務(wù)總線組成[3]。模型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以電網(wǎng)設(shè)備的實時與歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用相關(guān)的方法進行數(shù)據(jù)處理與電網(wǎng)監(jiān)測與預(yù)警，并最終提出針對電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)評估與檢修決策建議。其中狀態(tài)檢修中需要采集獲取的數(shù)據(jù)由斷路器各部件的狀態(tài)量構(gòu)成，主要包括：本體、操動機構(gòu)兩大部分。操動機構(gòu)狀態(tài)量有：分合閘線圈的操作電壓、分合閘線圈的直流電阻、分合閘時間、相間合閘不同期、相間分閘不同期、儲能電機損壞、分合閘彈簧損壞、彈簧儲能、彈簧機構(gòu)操作卡澀、油緩沖器滲油等。這些狀態(tài)量最終根據(jù)各自權(quán)重進行公式計算獲得斷路器的操動機構(gòu)的狀態(tài)分值，并最終進入決策生成的模型中，得出檢修決策和建議。因此，我們檢修人員在日常開展狀態(tài)檢修的過程中，所需要做的就是斷路器設(shè)備的狀態(tài)錄入工作。根據(jù)定期檢修當中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)備問題，對狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)進行人工維護，更新設(shè)備的狀態(tài)信息，為狀態(tài)檢修的開展提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)信息支持。

3目前高壓斷路器狀態(tài)檢修中存在的問題以及狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用

在前面所提到的斷路器操動機構(gòu)狀態(tài)檢修中涉及的不同部件的狀態(tài)量的獲取必須等到斷路器改為檢修狀態(tài)，檢修人員到現(xiàn)場實際檢測之后才能獲得。如果發(fā)現(xiàn)某項指標異常，可以在狀態(tài)檢修系統(tǒng)中進行“人工干預(yù)”維護，生成檢修策略。系統(tǒng)將會提前預(yù)測設(shè)備狀態(tài)，給出檢修建議。預(yù)測的準確性與所獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)息息相關(guān)。根據(jù)目前的開展情況，所能提供的斷路器操動機構(gòu)數(shù)據(jù)只有在斷路器停電檢修時才能獲取，數(shù)據(jù)十分有限，這是阻礙斷路器狀態(tài)檢修的一大障礙。本文所提出的斷路器操動機構(gòu)在線監(jiān)測將彌補并解決目前狀態(tài)檢修開展中遇到的問題。它將采集每一次斷路器操作過程中的狀態(tài)信息，上傳到?jīng)Q策系統(tǒng)中。這將成倍提高數(shù)據(jù)信息的錄入量，大大提高狀態(tài)檢修開展的效能。

針對高壓斷路器操動機構(gòu)的狀態(tài)在線監(jiān)測主要有：斷路器的分合閘時間監(jiān)測、斷路器的分合閘線圈狀態(tài)監(jiān)測、儲能電機狀態(tài)監(jiān)測、儲能彈簧狀態(tài)監(jiān)測等幾個方面的監(jiān)測。通過先進的電子技術(shù)獲得斷路器合閘分閘過程中的分合閘時間、分合閘線圈通流的大小、儲能的時間、儲能電流的大小，可以對斷路器操動機構(gòu)進行一個狀態(tài)判斷，直接獲取斷路器各部件的狀態(tài)量。再將狀態(tài)量數(shù)據(jù)傳入狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)，獲取檢修決策。這樣的方法，主要優(yōu)點在于數(shù)據(jù)實時性強。斷路器的每一次動作過程都會產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)，及時地上傳到系統(tǒng)中，讓系統(tǒng)保存并處理這些數(shù)據(jù)，將能獲取最有效的決策建議，避免電網(wǎng)事故的發(fā)生。

狀態(tài)監(jiān)測實施中，可以通過硬件系統(tǒng)采集操動機構(gòu)在分合閘過程與儲能過程中的電氣量參數(shù)來對狀態(tài)量進行獲取。比如，一個典型的合閘線圈的動作電流，在合閘過程中對合閘電流進行采樣，獲取電流波形中幾個關(guān)鍵點的采樣數(shù)值并處理，與標準試驗數(shù)據(jù)進行比對，從而獲得開關(guān)分合閘線圈的狀態(tài)量。

對于彈簧儲能時間的測定也可將會監(jiān)控儲能電機的工作情況，在電機出現(xiàn)絕緣不良，匝件短路時，必將影響電機功率的輸出，從而改變電機的儲能時間。將開關(guān)每次儲能的時間采集并上傳至狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)將獲得有效的開關(guān)儲能狀況的狀態(tài)評判量。

4結(jié)束語

本文介紹了電網(wǎng)變電設(shè)備檢修的四種模式，論述了針對高壓斷路器操動機構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測方法。提出了通過監(jiān)測分合閘時間、分合閘線圈通流的大小、儲能的時間、儲能電流大小來獲得斷路器的斷路器的分合閘線圈狀態(tài)、儲能電機狀態(tài)、儲能彈簧狀態(tài)等狀態(tài)量。采集完成后實時地將數(shù)據(jù)上傳至目前使用的狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)，進過運算獲得檢修建議，這將顯著地提高斷路器操動機構(gòu)的狀態(tài)檢修效率，提高電網(wǎng)運行可靠性。

參考文獻：

[1]南通供電公司.SF6高壓斷路器狀態(tài)檢修導則編制說明[M].2008.6

[2]南通供電公司.固定式開關(guān)柜標準化作業(yè)指導卡[M].

[3]國家電網(wǎng)公司.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)原則（試行）[M].2008.4