用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷方法，屬于 電氣設備潛伏性機械故障診斷技術領域。
【背景技術】
[0002] 高壓斷路器作為電力系統中重要的設備，擔負著開斷系統結構、實現安排各種負 載網絡配置的艱巨任務；同時，斷路器還用于隔離電力系統故障部分，減小系統部分故障對 整個電網系統帶來的危害。如此重要的作用就要求斷路器隨時準備分合閘操作，任何操作 失誤都可能帶來嚴重的后果。為了避免斷路器的誤操作，對斷路器進行檢修和維護必不可 少。隨著近年來電網規模的快速發展，斷路器數量急劇增加，傳統的計劃檢修模式的弊端越 來越突出，具體如下：
[0003] 1)隨著電網規模越來越大，高壓斷路器數量和檢修人員數量、檢修費用之間的矛 盾越來越突出，設備超周期檢修現象越來越嚴重。
[0004] 2)由于檢測斷路器操動機構機械特性健康狀態的技術手段相對落后，傳統斷路器 小修沒有針對性，存在"小病大修、無病也修"的弊端，斷路器機械特性等小修試驗的測試結 果無法有效指導斷路器檢修策略。
[0005] 為了解決此矛盾，近兩年國家電網公司全面推進設備狀態檢修新模式。對高壓斷 路器實施狀態檢修，能夠及時了解斷路器的工作狀態、缺陷的部位，減少過早或不必要的停 電試驗和檢修，減少維護工作量，降低維修費用，提高檢修的針對性，保障高壓斷路器運行 的可靠性和經濟性。
[0006] 高壓斷路器事故按照故障原因一般劃分為機械類、絕緣類兩種類型。在兩次世界 范圍大調查及1999~2003年中國電力科學研究院調查高壓斷路器事故原因過程中，統計發 現目前高壓斷路器的主要故障為操動機構的機械故障，第一次世界大調查中機械故障占斷 路器所有出現故障的52%，第二次世界大調查中機械故障占斷路器所有出現故障的72%， 中國電力科學研究院的調查中斷路器機械故障占總故障數的71%。由此可見，機械故障是 高壓斷路器出現事故的主要原因。因此，有效地監測及可靠地評價高壓斷路器操動機構機 械特性的健康狀態，對于高壓斷路器狀態監測技術而言占有重要的地位。
[0007] 高壓斷路器常見的機械故障模式有拒分、拒合、誤分、誤合等。在操動機構和傳動 系統上具體表現為機構卡澀，部件變形、位移或損壞，分合閘鐵心松動、卡澀，軸銷松斷，脫 扣失靈等。另外，據長期從事高壓開關設備檢測試驗的科研人員中調查得出，檢測試驗中出 現頻度比較高的機械故障問題有各種原因造成的分合閘線圈燒毀，萬能轉換開關損壞，鎖 扣機構的疲勞、磨損，主軸斷裂。上述大部分故障，均在操動機構分合閘線圈電流的時間和 幅值上有所反映。目前常用方法是在斷路器運行一段時間后，通過比較當前分合閘線圈電 流波形與設備出廠時分合閘線圈電流波形的差異進行斷路器機械故障判別，這往往需要依 靠大量的現場經驗或感性認識，這對于科學地判斷斷路器操動機構缺陷嚴重程度是非常困 難和乏力的。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提出一種用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷 方法，以彌補現有判斷方法的不足，對于科學地、定量地、明確地判斷高壓斷路器操動機構 機械缺陷提供可靠的依據。
[0009] 本發明提出的用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷方法，包括以 下步驟：
[0010] (1)采集當前電力系統中高壓斷路器操動機構的分合閘電流信號，建立采樣時刻 與分合閘電流信號的第一關系曲線，第一關系曲線中的橫坐標為采樣時刻，縱坐標為相應 采樣時刻的分合閘電流值；
[0011] (2)建立一個高壓斷路器出廠試驗時的斷路器操動機構的分合閘電流信號與步驟 (1)中的采樣時刻的第二關系曲線，第二關系曲線中，橫坐標為采樣時刻，縱坐標為相應采 樣時刻的高壓斷路器出廠試驗時的斷路器操動機構的分合閘電流信號；
[0012] (3)將第一關系曲線和第二關系曲線繪制在同一坐標系下，設第一關系曲線和第 二關系曲線中較慢下降至零的時刻為I^d，將0~T-時間段等分為10000段，即為10000個采 樣點，將與每個采樣點^相對應的第一關系曲線和第二關系曲線的縱坐標分別為斷路器操 動機構的分合閘電流值記為11 i與12 i ;
[0013] (4)根據上述分合閘電流值In與I2l，通過下式計算得到第一關系曲線和第二關系 曲線的定量偏差D:
[0015] 上式中，n為采樣總數，Ti為采樣時刻，Iu(Ti)為當前測量分合閘電流I^Ti時的電 流值，l2i (Ti)為出廠時測量分合閘電流12在Ti時的電流值；
[0016] (5)設定一個定量偏差閾值為20,作為高壓斷路器操動機構故障診斷的依據，將上 述步驟(4)的定量偏差D，與該定量偏差閾值比較，若定量偏差D小于20,則判定高壓斷路器 操動機構正常，無需進行處理，若定量偏差D大于或等于20小于50,則判定高壓斷路器操動 機構存在一般機械缺陷，建議密切監測，若定量偏差D大于或等于50小于200,即判定高壓斷 路器操動機構存在嚴重機械缺陷，建議密切監測，有條件立即停電處理，若定量偏差D數值 大于或等于200,則判定高壓斷路器操動機構存在危急機械缺陷，立即停電處理。
[0017] 本發明提出的用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷方法，其優點 是，本方法將實測的斷路器分合閘電流波形曲線定量偏差D與上述所列不同嚴重程度機械 缺陷的閾值范圍進行比較，可有效判斷實測斷路器操動機構機械結構的健康狀態。以定量 偏差D這一定量指標可以更直觀的進行故障預警，保障設備安全，方便操作人員對斷路器操 動機構制定合理的狀態維修策略，并為高壓斷路器的制造和運行提供可靠的技術支持，這 種方法與目前試驗現場所采用的目測法相比，在科學性、準確性和判斷效率等方面均有顯 著提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明方法中當前測量高壓斷路器分合閘電流信號與采樣時間的第一關系 曲線。
[0019] 圖2是本發明方法中出廠時高壓斷路器分合閘電流信號與采樣時間的第二關系曲 線。
[0020] 圖3是本方法中同一坐標下第一關系曲線和第二關系曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發明提出的用于電力系統的高壓斷路器操動機構的機械故障診斷方法，包括以 下步驟：
[0022] (1)采集當前電力系統中高壓斷路器操動機構的分合閘電流信號，建立采樣時刻 與分合閘電流信號的第一關