?。?)電氣性能在線監(jiān)測(cè)包括斷路器開(kāi)斷電流加權(quán)值、滅弧室真空度等的監(jiān)測(cè)。利用不同開(kāi)斷電流下的等效磨損曲線,累計(jì)每次電流開(kāi)斷所對(duì)應(yīng)的相對(duì)電磨損,每臺(tái)斷路器的允許電磨損總量由其額定短路開(kāi)斷電流及允許開(kāi)斷滿容量次數(shù)來(lái)標(biāo)定,采用觸頭累積磨損量作為判斷其電壽命的依據(jù)。文獻(xiàn)〔5〕闡述了影響真空斷路器和某些SF6斷路器觸頭壽命的因素,提出了一種改進(jìn)的真空斷路器電壽命在線監(jiān)測(cè)方法,該方法考慮了各相實(shí)際的開(kāi)斷過(guò)程和燃弧時(shí)間,準(zhǔn)確性有較大的提高,可以更加真實(shí)地反映各相的電磨損情況。
對(duì)真空度的在線監(jiān)測(cè)方法有很多。目前,國(guó)內(nèi)外真空滅弧室真空度的在線檢測(cè)方法主要有:光電變換法〔6〕、耦合電容法〔7〕、三相橋法與電弧電壓法〔8〕、電阻應(yīng)變片法〔9〕、微型冷陰極磁控計(jì)法〔10〕、吸氣劑膜法〔11〕。文獻(xiàn)〔12〕提出了一種通過(guò)測(cè)量屏蔽罩的直流電位,即屏蔽罩上積聚的靜電荷數(shù)量來(lái)在線檢測(cè)真空度的新方法。該方法使用了旋轉(zhuǎn)式電場(chǎng)探頭,在電場(chǎng)探頭離開(kāi)屏蔽罩125mm時(shí),仍具有較高的測(cè)量靈敏度。
?。?)溫度在線監(jiān)測(cè)包括母線連接處的溫度及斷路器觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)。用于母線連接處溫升測(cè)量的常用傳感器有石英傳感器、光微薄硅溫度傳感器和吸收型光纖溫度傳感器,它們分別以石英晶體、硅片及玻璃構(gòu)成的Fabryperot槽和GaAs晶體作為感溫元件,以光纖作為傳輸介質(zhì),這就有效地解決了電磁干擾問(wèn)題。文獻(xiàn)〔13〕介紹了Fabry-perot光微薄硅溫度傳感器在線測(cè)溫技術(shù),該技術(shù)已在變電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中應(yīng)用。
由于高壓開(kāi)關(guān)觸頭處于高電壓、高溫度、強(qiáng)磁場(chǎng)以及極強(qiáng)的電磁干擾環(huán)境中,要實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭的測(cè)溫,必須解決電子測(cè)量裝置在上述惡劣環(huán)境條件下的適應(yīng)性。目前測(cè)溫工作方式基本上采用被動(dòng)式測(cè)溫或主動(dòng)式測(cè)溫兩種形式。被動(dòng)式測(cè)溫采用接收被測(cè)量點(diǎn)幅射出的遠(yuǎn)紅外波,通過(guò)判斷遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)來(lái)確定測(cè)量點(diǎn)溫度;而主動(dòng)式測(cè)溫則是通過(guò)埋設(shè)在測(cè)量點(diǎn)的溫度傳感器直接測(cè)量溫度。文獻(xiàn)〔14〕介紹了一種采用紅外光電隔離及高壓供電方式測(cè)量觸頭溫度的方法,通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施及元器件能使監(jiān)測(cè)儀既有較好的技術(shù)性能,成本又能保持在較低的水平上。該系統(tǒng)已成功地在國(guó)內(nèi)幾個(gè)變電站正常運(yùn)行(如杭州的武林變、廣州市的變電站等)。
(4)絕緣性能在線監(jiān)測(cè)。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部絕緣部分的缺陷或劣化、導(dǎo)電連接部分的接觸不良都使安全運(yùn)行受到威脅。根據(jù)1989~1992年間全國(guó)電力系統(tǒng)6~10kV開(kāi)關(guān)柜事故統(tǒng)計(jì),絕緣和載流引起的故障占總數(shù)的40.2%,其中由于絕緣部分的閃絡(luò)造成的事故占絕緣事故總數(shù)的79.0%。而由于隔離插頭接觸不良造成的事故占載流事故總數(shù)的71.1%〔15〕??梢?jiàn),由絕緣和接觸不良導(dǎo)致的故障所占比率是很高的,宜采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行監(jiān)測(cè)。在上述情況下,在事故潛伏期都可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象,故可以通過(guò)對(duì)放電的監(jiān)測(cè)得到相關(guān)的信息。通常采用的監(jiān)測(cè)方法有交流泄露電流在線監(jiān)測(cè)和介質(zhì)損耗角正切在線監(jiān)測(cè)方法,文獻(xiàn)〔16〕使用射頻法對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣和接觸不良的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了探索。
利用上述各種監(jiān)測(cè)方法可以較方便地獲取高壓開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)參量和有關(guān)信號(hào)的波形。由于高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電磁環(huán)境較為惡劣,某些信號(hào)的波形往往含有很多因干擾而產(chǎn)生的"毛刺",這對(duì)從波形中提取有用信息十分不利。傳統(tǒng)的去除"毛刺"的辦法是低通濾波,由于"毛刺"主要由高頻成分組成,故信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波后"毛刺"便被大大削弱了。但由于波形中可能存在有用的高頻成分,低通濾波會(huì)將這部分高頻成分也不加區(qū)別地除去,使波形發(fā)生失真。文獻(xiàn)〔17〕介紹了一種基于小波變換的高壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)信號(hào)消噪方法,小波分析方法是一種窗口大小固定但其形狀可改變,時(shí)間窗和頻率窗都可改變的時(shí)頻局部化分析方法。即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率,在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率,所以被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。正是這種特性,使小波變換可以用于選擇性地去除信號(hào)中的"毛刺"。
3.結(jié)束語(yǔ)
由于高壓開(kāi)關(guān)柜是多個(gè)電氣設(shè)備的組合,其內(nèi)部涉及電、磁、溫度等多種物理現(xiàn)象,故障的表現(xiàn)形式和產(chǎn)生機(jī)理千差萬(wàn)別,因此,應(yīng)該采用多種方法結(jié)合來(lái)進(jìn)行故障診斷。
在傳統(tǒng)故障診斷方法的基礎(chǔ)上,將人工智能的理論用于故障診斷,發(fā)展智能化和自動(dòng)化的診斷方法,成為故障診斷的主要方向。設(shè)備故障診斷技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的新興學(xué)科,需要借助各種有效的數(shù)學(xué)工具,如模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、分形幾何等,此外根據(jù)故障的某些特征進(jìn)行識(shí)別并加以分類的模式識(shí)別技術(shù),根據(jù)故障與其特征量之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行分析的函數(shù)識(shí)別法,對(duì)故障及其原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的概率統(tǒng)計(jì)法,根據(jù)故障發(fā)生、發(fā)展的繼承和因果關(guān)系進(jìn)行分析的故障樹(shù)分析法,在數(shù)據(jù)不完整條件下的灰色識(shí)別方法在某些場(chǎng)合下也有應(yīng)用。
在各種智能診斷方法中,常用的是模糊診斷方法和人工智能專家診斷系統(tǒng),它們都是以對(duì)故障與征兆之間的因果關(guān)系進(jìn)行正確分析為前提的。
高壓開(kāi)關(guān)柜工作的可靠性直接影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,隨著傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)施在線監(jiān)測(cè)成為可能,為高壓開(kāi)關(guān)柜的在線故障診斷提供了前提條件。隨著高壓開(kāi)關(guān)柜故障在線診斷技術(shù)的進(jìn)步,開(kāi)關(guān)設(shè)備的管理和維修將發(fā)展到狀態(tài)維修的新階段。