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一、系統(tǒng)概述

　　斷路器及GIS作為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，肩負著控制和保護的雙重任務，其性能的可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行。國際大電網(wǎng)會議及我國電力研究院關(guān)于高壓斷路器故障的統(tǒng)計調(diào)查顯示:斷路器的大多數(shù)故障(主要故障的70%和次要故障的86%)發(fā)生在機械機構(gòu)，主要涉及操動機構(gòu)、監(jiān)視裝置和輔助裝置等。

　　有關(guān)統(tǒng)計表明，一半以上的變電站維護費用是花在開關(guān)上，而其中60%的費用是花在斷路器的小修和例行檢修上;另外根據(jù)統(tǒng)計，10%的斷路器故障是由于不正確的檢修所致，斷路器的檢修需要完全解體，即費時，其費用成本也很高，可達到斷路器購買成本的1/3到1/2，而且解體和重新裝配又有很高的機率帶來新的故障隱患，因此斷路器及GIS機械特性在線監(jiān)測及故障專家診斷系統(tǒng)IED裝置應運而生。

　　日新電氣SUN一Guard-801系列開關(guān)特性在線監(jiān)測系統(tǒng)通過對掛網(wǎng)運行中的斷路器及GIS進行機構(gòu)機械特性在線監(jiān)測及狀態(tài)評估，簡化了電力系統(tǒng)定期的設(shè)備維護工作，安裝運行后可以提前進行故障隱患報警，避免重大電網(wǎng)事故發(fā)生。系統(tǒng)出具的利u2認心檢測報告可以指導變電站對開關(guān)進行有針對性的狀態(tài)維修，不但能節(jié)約了定期檢修所投入的大量資金和人力，還能減少設(shè)備投入的備件數(shù)量，避免不必要的材料浪費，同時也起到了延長設(shè)備使用壽命和環(huán)保的作用。

　　智能電網(wǎng)對一次電力設(shè)備智能化提出“五化”要求，斷路器及GIS機械特性的在線監(jiān)測及狀態(tài)專家診斷系統(tǒng)實現(xiàn)的是其中的“狀態(tài)可視化”。同時本系統(tǒng)具備測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、功能一體化、信息互動化的功能，是智能高壓開關(guān)設(shè)備的重要IED設(shè)備。

二、系統(tǒng)組成

　　日新電氣SUN-IGuard-801系列高壓斷路器機械特性在線監(jiān)測IED裝置通過安裝在斷路器及GIS機構(gòu)部件上的機械量和電氣量傳感器實時采集監(jiān)測對象的特征信號，通過基于DSP信號處理芯片+POWERPC嵌入式系統(tǒng)的IED裝置進行信號的在線數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)分析。IED裝置以MMS報文傳輸協(xié)議與變電站網(wǎng)絡(luò)通訊，在站控層服務器終端的集成軟件平臺顯示斷路器機構(gòu)相應動作的機械特性參數(shù)，繪制動觸頭行程曲線和操作線圈電流波形，出具機構(gòu)的狀態(tài)分析報告。該裝置對斷路器機構(gòu)操作所監(jiān)測的項目基本涵蓋了停電檢修試驗的大部分內(nèi)容，其所監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)可以完全替代停電檢修試驗數(shù)據(jù)。

三、技術(shù)特點

　　本ED裝置用標準化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即4U 19英寸機箱，確保工程安裝的便利性。整體裝置功能可自由選配。既可監(jiān)測單相，也可監(jiān)測三相。

　　IED功能分布明確，包括CB機械特性監(jiān)測插件、SF6監(jiān)測插件、開入插件、交換插件、主CPU插件、電源插件、面板模件等。根據(jù)用戶需求可靈活搭配、擴展。機械特性在線監(jiān)測CB監(jiān)測插件單板可監(jiān)測一套機構(gòu)，SF6密度、微水監(jiān)測插件單板可同時監(jiān)測8路氣室信號。一套IED裝置可同時監(jiān)測3套(相）機構(gòu)。

　　機械特性在線分析功能強大

　　通過采集機構(gòu)動行程—時間曲線、分（合）閘線圈的電流波形、儲能電機的電流波形以及分(合）閘輔助觸點的開關(guān)量，并結(jié)合出廠標準曲線和故障專家診斷系統(tǒng)來判斷機構(gòu)機械狀態(tài)的變化以及發(fā)展趨勢。包括:行程狀態(tài)、速度變化、機械及傳動部件的磨損情況、卡滯所導致的拒動、脫扣器松動、電機故障等可能出現(xiàn)的情況。

　　動作參數(shù)準確報告

　　每次動作后本系統(tǒng)給出斷路器的行程、開距、超程、平均速度、剛分(合）速度、儲能狀態(tài)、分合閘電流等標準參數(shù)。

　　安裝便捷、高度集成

　　在旋轉(zhuǎn)主軸末端安裝光電角度位移傳感器，在分（合）閘線圈和儲能電機的電源線安裝電流傳感器模塊，從機構(gòu)輔助觸點取開關(guān)量信號，這些安裝簡易，不用對斷路器本體進行改造。整套在線監(jiān)測裝置體積小，可直接安裝在機構(gòu)箱內(nèi)。

　　寬范圍供電

　　供電電源為AC 85V—265V，DC 100V—400V，可適應不同廠電需求。專家診斷系統(tǒng)在線判斷斷路器運行狀態(tài)，并給出狀態(tài)評估報告。

　　故障狀態(tài)下分析故障類型，判斷故障點位置。

　　歷史數(shù)據(jù)存儲在SD卡內(nèi)，系統(tǒng)可隨時調(diào)出10年內(nèi)所有動作數(shù)據(jù)。高速串行通訊接口可與其他IED設(shè)備及計算機通訊。

　　LAN光通訊接口符合IEC61850通訊標準的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，可接入智能變電站通訊網(wǎng)絡(luò)。

　　適用于彈操機構(gòu)或液壓機構(gòu)

三、專家診斷系統(tǒng)

　　SUN-IGuard—801系列高壓斷路器機械特性在線監(jiān)測IED裝置在DSP板上建立機構(gòu)狀態(tài)專家診斷系統(tǒng)，采用以下三種算法:

　　其一通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將故障高維特征量及與之相對應的故障類型存放在數(shù)據(jù)知識庫中，將待診斷的狀態(tài)特征量輸入專家系統(tǒng)，調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行識別，通過正向推理快速地獲得故障狀態(tài)特征量所對應的故障類型。

　　其二為數(shù)據(jù)曲線的包絡(luò)線法，采用關(guān)鍵點和整體閾值判斷，以區(qū)分故障和正常曲線。進一步，在曲線局部閾值判斷處引入模糊控制以識別具體的信號特征，以確定故障類型、生成專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)知識庫。

　　其三為利用離線監(jiān)測時測定的固有正常曲線，對上述兩種智能算法進行驗證和完善。