高壓斷路器機械故障及振動信號采集研究

黃鑫

摘要：目前，社會進步迅速，高壓斷路器是電力系統(tǒng)重要構成之一，其主要負責實現(xiàn)對電路的保護和控制。電網(wǎng)對高壓斷路器的運行提出新要求，要確保高壓斷路器可安全運行，一方面需提高斷路器自身生產(chǎn)質(zhì)量，另一方面要強化日常檢修、維護，有效預防故障出現(xiàn)。傳統(tǒng)計劃檢修工作模式依然不能滿足大規(guī)模電網(wǎng)檢修需求，故需針對高壓斷路器開展在線監(jiān)測，掌握設備實時工作狀態(tài)、缺陷和不足，深入研究高壓斷路器常見故障檢修及狀態(tài)監(jiān)測方式，為故障診斷提供更多數(shù)據(jù)支持，便于迅速找到故障解決辦法，控制電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

關鍵詞：高壓斷路器;機械故障;振動信號;采集研究

引言

在電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展過程中，供電回路也有了逐漸復雜的接線方式，斷路器中包含了電能的調(diào)節(jié)功能，該功能會因為電力系統(tǒng)越來越復雜而經(jīng)常出現(xiàn)種故障，進而直接影響電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。斷路器控制回路可以控制斷路器的分合，當斷路器控制回路中出現(xiàn)故障后，斷路器無法再保護電力系統(tǒng)，如不處理，后果會十分嚴重。所以，為了確保設備可以穩(wěn)定運動，需要定期查找和處理斷路器控制回路中的故障。

1高壓斷路器狀態(tài)檢測類型

1.1在線檢測技術

GPS檢測技術是一種新型的設備狀態(tài)安全檢測技術，主要包括：監(jiān)視控制系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)。GPS檢測技術主要是根據(jù)電磁暫態(tài)的記錄，對故障進行合理的分析，以此實現(xiàn)對運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)督控制。GPS檢測技術與其它故障錄波儀器相比，在檢測過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沉冗問題，因此在很大限度上提高了數(shù)據(jù)的有效性。

1.2紅外檢測技術

溫度與設備能否正常運行有著十分緊密的聯(lián)系，一旦出現(xiàn)故障，均會造成設備運行溫度上升，導致設備發(fā)熱，從而容易產(chǎn)生損壞。紅外檢測技術是一種新型的在線檢測技術，具有較高的安全性，較好的檢測效率，甚至可以檢測出設備溫度的些微變化，以此確定故障的情況。

2斷路器控制回路故障的排查

斷路器控制回路的常見故障種類。一般來說，供電系統(tǒng)的運行環(huán)境都十分煩瑣，因此，斷路器控制回路在運行時也會經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，有效提升故障原因的分析能力可以強化故障查找和處理的能力，從而可以在最快的速度內(nèi)將斷路器控制回路進行恢復。正常情況下，斷路器控制回路的常見故障包含了以下幾點：

（1）電源因素。斷路器控制回路中經(jīng)常出現(xiàn)控制回路電壓問題，這也是電源原因?qū)е碌墓收?。因為控制回路中沒有了電壓，所以斷路器中失去了動力源，導致其運行也出現(xiàn)了問題，最終出現(xiàn)了故障。

（2）元件因素。斷路器控制回路故障中元件因素即設備問題，因為造成控制回路斷線的因素比較多，其中就包含了輔助觸點破損、開關合閘線段燒壞和控制回路端子松開等故障，而斷路器控制回路的故障也會對其分合閘的使用帶來嚴重的影響。如果是元件原因造成的斷路器控制回路的故障，需要立即針對反常狀況配件進行修理與替換，防止出現(xiàn)故障問題。

（3）人員因素。斷路器控制回路故障中人為因素也就是操作過程導致的，大多操作人員沒有嚴格按照相關要求進行斷路器的操作，從而導致斷路器的插頭插入錯誤或插入太淺，最終致使斷路器控制回路的異常。為了避免斷路器控制回路出現(xiàn)人為操作問題，就要進行相關規(guī)定的制定與監(jiān)督，加強操作人員的安全意識與專業(yè)能力，強化操作人員的工作質(zhì)量與效率，而有效避免人為原因?qū)е碌臄嗦菲骺刂苹芈饭收稀?/p>

3振動信號采集傳感器的選擇與安裝

斷路器的振動本質(zhì)上就是一種往復運動，而這種往復運動的突出表現(xiàn)就是速度的大小和方向的變化，反應到物理量中就是加速度值的改變。通常的生產(chǎn)環(huán)境里面，操動機構的機械運動信息可以被用來輔助進行故障診斷。而這些機械運動信息是可以通過傳感器測量出來的，只要選擇合適的傳感器就可以。加速度傳感器則是比較適合的一種檢測這種機械運動信息的傳感器?？v向的振動檢測是該傳感器的主要檢測目標，因此在縱向的靈敏度也最高。其在橫向也有一定的靈敏度，但一般相對縱向靈敏度要小的多，基本可以忽略不計。一旦振動發(fā)生，必然會引起傳感器的振動動作的發(fā)生，在這種情況下，傳感器內(nèi)部的感應塊會在內(nèi)部進行上下運動拉扯促使其壓電片的電壓發(fā)生一定的改變。內(nèi)部放大元件則把電荷變化進行比例放大、進行輸出，被采集系統(tǒng)采集。壓電式加速度傳感器無論是在剛性還是穩(wěn)定上具有其他加速度傳感器所不具備的線性度、靈敏度和精確性。壓電式加速度計是一種廣泛使用的高速電力放大加速度傳感器，由于其體積小而廣泛使用，具有高靈敏度和高抗干擾性。在測量過程中，傳感器的底座與被測物進行剛性連接。振動一旦發(fā)生，傳感器會立即捕捉振動的數(shù)據(jù)。同時又由于傳感器本身相對整個系統(tǒng)來說比較小，對整個系統(tǒng)的影響也不大。在振動檢測過程中，為了找到有效的振動數(shù)據(jù)，必須對兩個因素予以重點考慮。其中一個是傳感器的固有頻率，另外一個就是檢測位的接觸面的貼合情況。在斷路器的影響下，發(fā)生頻率響應。記錄目標的振動信號時，必須將加速度傳感器與所測目標連接起來，并與振動源一起運動。目前加速器的安裝方式按照對震動頻率的影響由低到高排序有以下幾種：手持探針式、磁鐵吸附式、粘接劑固定式和螺栓固定式。螺栓和粘合劑的方式雖然牢固，但是可能會破壞試樣的性能。因此，綜合考慮以上因素，采用磁鐵吸附式是相對較好的方式。

4變電站高壓斷路器故障的解決方法

在變電站的運行過程中，高壓斷路器是整個供電系統(tǒng)中最核心的部分，因此，需要對斷路器進行定期檢修及維修。同時還可以采取狀態(tài)檢測技術來對整個設備在運行過程中的狀態(tài)進行實時檢測，并進行離線狀態(tài)下的監(jiān)控檢測，通過收集全部的信息數(shù)據(jù)來對變電站在運行過程中出現(xiàn)的故障進行分析與診斷，由此采取最佳的維護措施。此外，在還需要依據(jù)實際的情況對相關的設備進行檢查與維修，通過參考設備的使用狀態(tài)來決定對高壓斷路器的檢修周期，始終遵循“應修必修”的原則。

同時，在狀態(tài)檢修的過程中需要對相關的數(shù)據(jù)進行集中收集、綜合分析，進而制定出科學、合理的檢測、維修流程。同時，還需要通過建立起較為完善的檢測系統(tǒng)來對相關的數(shù)據(jù)進行收集，并依照國家的相關規(guī)定來對設備的運行標準進行評估、分析及研究。進而依據(jù)相關的研究結果來對設備的運行狀態(tài)擬定分級的標準，結合相關的人工智能系統(tǒng)來對整個設備進行檢修，并針對其中存在的問題進行整合，提出相關的解決措施。此外，對于待檢修設備需要依據(jù)設備的實際狀態(tài)來制定相關的檢修方案，并通過相關部門對檢修結果進行研究與討論，進而生成相關的技術報告，由此才能夠?qū)Ω邏簲嗦菲鞯脑O備進行檢修。通過對設備各方面進行優(yōu)化與提升，同時對檢測的策略及方式進行實時的調(diào)整。在進行管理的過程中還需要對之前的優(yōu)秀經(jīng)驗進行學習，同時結合現(xiàn)有的技術來鞏固、提升整個設備檢修的水平，促進整個設備得以平穩(wěn)地運行與發(fā)展，增加設備的使用壽命。

結語

在供電系統(tǒng)中，斷路器十分重要，斷路器控制回路在使用過程中也常會出現(xiàn)故障，所以，為了確保供電系統(tǒng)的可以穩(wěn)定運行，就必須制定斷路器控制回路故障查找與處理的對策，當斷路器出現(xiàn)故障后，可以第一時間進行故障的查找與處理，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定。對斷路器控制回路故障的查找與處理進行探究，可以幫助維修人員總結斷路器控制回路的檢查與處理工作，并制定與補充對應的維修方案，當斷路器控制回路產(chǎn)生故障之后，可以利用該方案中對應的經(jīng)驗，判斷與處理相同的故障，從而確保斷路器控制回路的正常運行。

參考文獻：

[1]張欣，張靜，等.采用局部時—頻奇異值與優(yōu)化隨機森林的高壓斷路器機械故障診斷[J].高壓電器，2020，6.

[2]夏小飛，蘆宇峰，等.基于CEEMDAN-LMD-KFCM的斷路器操動機構機械故障診斷方法[J].高壓電器，2020，6.

[3]李邦彥，齊偉強，等.基于ReliefF和灰色關聯(lián)分析的高壓斷路器機械故障診斷[J].高壓電器，2020，6.

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