智能变电站断路器在线监测装置设计分析 摘要：智能变电站断路器的在线监测是现阶段最主要的状态监测技术之一，在断路器发生故障时能够及时的发出警告，从而提升断路器的可靠性，降低故障损失。同时能够充分发挥断路器应有的能力，并且能够为断路器的结构优化以及正确安装等提供准确的参考信息，所以其对于智能变电站的建设具有非常重要的意义。鉴于此，本文主要分析智能变电站断路器在线监测装置设计。关键词：智能变电站；断路器；在线监测1、断路器故障问题相关机构对于我国高压断路器从19992017的故障情况进行了相应的统计发现，共发生故障1322次，发生故障的类型以及比例如表1所示。从表1可以看到，拒分事故达到271次，占比达到20.5%；拒合事故达到86次，占比达到6.5%；开断与关合事故达到114次，占比达到8.6%；绝缘事故达到493次，占比达到37.3%等等。其中拒分事故和绝缘事故是最为突出的事故，几乎占到全部事故的60%。表1断路器故障情况统计表2、在线监测系统功能单元模块设计智能变电站自动化在线监测系统以Windows系统为操作平台，采用SQLServer2012数据库，开发环境为JAVA+TOMCAT，以B/S架构进行设计开发，服务器采用IBMX3650M5，其性能指标满足100user/s并发登陆。其主要功能有对站内变压器以及断路器等重要设备进行信息采集、监测、数据共享以及故障诊断等，利用现代化的通信系统，为智能变电站设备运行提供更加安全可靠的信息。智能变电站自动化在线监控系统的功能架构如图1所示。图1在线监测系统功能架构图2.1、综合监测单元综合检测单元是在线监测装置和终端监测单元的数据交换的节点，可以汇集在线监测装置收集到的各种数据信息，并且根据IEC61850标准协议生成终端监测单元可以直接使用数据信息，然后，通过抽象通信服务接口提供模型访问、数据获取以及设置服务，完成数据下载和共享。综合监测单元支持监测数据的周期性上传，对于故障预警数据，使用缓存方式进行存储，而对于设备测量类数据，则采用非缓存方式进行存储。该功能主要通过抽象通信服务接口提供数据服务，通过设置报告控制模块的参数，控制智能变电站自动化在线监测系统的数据传输功能。此外，综合监测单元还可以下发控制、参数设置、数据汇总等操作命令，这些功能同样可以通过抽象通信服务接口提供控制、定值等功能来实现。2.2、终端检测单元终端检测单元在智能变电站内，负责自动化在线监测系统的运行控制和数据采集，同时，完成对上层终端的数据信息传输。其功能具体包括：注册和管理智能变电站自动化在线监测系统和综合监测单元，对相应的参数进行有效配置；使用定时轮询的方式，对变电站内用电设备的运行状态信息，进行实时采集和监测；按照在线监测数据接入规范，建立标准化的数据库，并且将收集到的各种监测信息进行合理转换，并存储到数据库中，实现对智能变电站设备运行状态监测数据的集中管理和图形化展示；该系统拥有CAC功能，可以实现信息互联与共享，同时提供与站内信息一体化平台相交互的各种接口，可以实现对智能变电站内变压器以及断路器等设备运行状态监测数据的综合分析、故障诊断以及预警等功能。3、断路器硬件设计3.1、断路器硬件设计中的SPI通信内容SPI是ARM与DSP两个芯片之间实现快速通信的有效方式，SPI通信以1Mbit/s以上的传送速度为电力系统的整体运行提供了更高的效率，并且加快了主处理单元与从处理单元之间的工作速度。SPI有串行输出、串行输入、时钟线和选择线共4条信号线，主处理单元和从处理单元靠着这4条信号线可以在同一时间段来完成相关数据的传送。操作人员通过接收到的完整的数据进行系统的全方位检测，当接收到的数据有效并且可行时，就要进行相应的处理，此时需要将SPI关闭。3.2、断路器硬件设计中的CAN总线内容CAN总线具备可靠性、快速性等特点，在断路器通信中具有很高的需求。采集电力系统有关信号的波形文是断路器在线监测装置参数计算时必要的条件，CAN总线所具备的优势在此方面运用起来是有过之而无不及的。在硬件设计中，eCAN是TMS320F28335芯片的一部分，eCAN内含总线模块32个，这些总线模块具有正确实施邮箱配置和准时邮递的作用。CAN总线以eCAN为控制器，以此来保证DSP进入总线的时效性和准确性，这样的操作方式相比另外加入控制器来接入总线的方法，CPU的消耗要少得多，这种方式更大程度的提高了运作效率，减少了整体的财力、物力以及人力的耗费。4、智能变电站断路器在线监测装置的运用4.1、断路器的两种动作形式在断路器监测装置中，分闸以及合闸是断路器的两种主要动作形式。根据ANSIC37.100标准，在1/4周期的时间过后，一个熄灭的电弧再一次重新被点燃即可算作重燃，而这种重燃电弧的判别技能是需要监测装置中的分闸动作来完成的。产生一次动作后的断路器就会得出与其相关的报告，并将此报告进行有效的记录和传输。4.2、断路器的分闸、合闸与动作时间断路器分闸、合闸位置的触点情况通过在线监测装置便可收集。如果分闸的动作时间是分位上升沿与合位下跳沿的时间差形成的，此时断路器处在分闸状态；反过来，如果分闸动作时间是由合位上升沿与分位下跳沿的时间差形成，此时断路器处在合闸状态。4.3、有效值的计算与记录断路器的有效值是可以通过监测装置完整记录下来的，这个有效值是断路器分开时的一次电流的最大值。一般情况下，断路器的有效值是在分闸线圈启动到断路器分开这一时段通过监测装置计算出来的。4.4、电流录波功能电流录波是在断路器开关分闸装置与合闸装置时开启其功能的，这个功能的使用准确的记录并存储了前四周波形以及后六周波形的动作信号，完整的动作信号存储完成后，电流波形被直接上传用以进行整体的分析。4.5、使用年限的计算在线监测装置通过监测智能变电站断路器的运行情况来判断断路器一次的分闸电使用年限，以此推算出断路器使用寿命的统计数据，通过断路器在实际使用中产生的总磨损量与最初设置的极限磨损量之间比例的计算，来对断路器的使用年限进行评估。总之，断路器的在线监测装置是目前我国电力行业中应用十分广泛的一项监测技术，这项装置能够及时检测到断路器运行时产生的问题并立即发出通知，以此减少事故发生，降低故障损耗，提高断路器在智能变电站的实用性与可靠性。断路器在装置的监测下能够最好的发挥其作用，这也为相关部门正确安装和使用断路器提供有利的参考。所以断路器在线监测装置对智能变电站的发展有着重要的意义，对电力行业的建设具有深远的影响。参考文献：1左帆.智能变电站中主设备在线监测系统研究与设计D.东南大学，2016.2牟磊，史蕾玚，彭博，张宏伟，刘永亮.智能变电站断路器在线监测系统的设计J.电气时代，2015（01）：107-109.3孔令雷.智能变电站一次侧设备在线监测系统设计D.河北工业大学，2015.4贺霞.智能变电站断路器在线监测装置设计D.西安工程大学，2012.5郭冰.智能变电站综合状态监测系统的研究D.南京理工大学，2012. -全文完-