断路器状态监测及故障诊断系统的设计

程传杰

【摘 要】随着社会的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，对供电质量提出了更高的要求。对断路器的检测及故障诊断系统的设计，可以对断路器的运行状况进行检测，在提供高质量供电的同时，也实现了减少成本投入，获得较大经济效益的目的。

【Abstract】With the continuous development of society， people's living standard has improved， it puts higher requirements on the quality of power supply. The design of detection and fault diagnosis system of circuit breaker， can detected the operation status of the circuit breaker， it improves the quality of power supply， and realizes the purpose of reducing the cost and obtaining greater economic benefit.

【关键词】断路器；状态监测；故障诊断；设计

【Keywords】 circuit breaker； condition monitoring； fault diagnosis； design

【中图分类号】TM623.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0195-02

1 引言

10kV配电电路系统在线检测和对故障的诊断系统，可以起到测量和保护一体化的作用。罗氏线圈电流互感器是经常应用的一种方式。在智能断路器出现故障时断开电流，通过加权累积计算的法则，可以得出断路器的短路状况。罗氏线圈电流互感器的使用，可以对电流实行实时监测，不会出现相位误差等状况，对于进行继电保护以及故障检测方面非常适用。目前，罗氏线圈电流互感器开始进行广泛应用。

2 智能断路器故障状态检测系统的概况

2.1罗氏线圈的应用

罗氏线圈由于其工作的原理和特性，被逐渐应用到智能断路器故障状态监测中。罗氏线圈也就是我们平时所说的电流测量线圈，其也有一个专业的名称，微分电流传感器。罗氏线圈电流互感器得以广泛应用的很大一部分原因是由于没有任何的磁性材料，构成比较简单，同时操作也较简单。在使用过程中，可以对输出的电压进行处理，进一步实现积分的电路，这时就能对电流的大小状态进行反应。因为罗氏线圈相位误差较低，在实际应用中的测量范围很广。随着人们对罗氏线圈的了解越来越多，再加上我国电网智能化的逐步加深，使得电网故障诊断和保护越来越多，罗氏线圈将会更广泛的应用。目前，智能断路器在控制及保护低压配电网中得到广泛的应用。

通过图1，我们可以看出，罗氏线圈在进行电流互感方面有很强的线性度，并且在实际的操作过程中，测量范围也很大，这也是罗氏线圈能够实现智能断路器电流故障检测的重要原因。

2.2 智能断路器故障状态检测系统结构

实际上，通过使用罗氏线圈电流互感器，可以在大范围内对电流信号展开测量，同时还能保证测量结果的准确性，很大程度上保证了理想的线性度。再加上罗氏线圈的结构简单，操作方便，价格低廉等特点，使其广泛应用于智能断路器的短路故障检测中，并取得了相当明显的成果。

3 我国断路器状态监测及故障诊断系统的研究现状

我国对断路器状态检测和故障诊断系统的研究起步较晚，一直处于发展中。通过进行断路器状态监测及故障诊断，可以对断路器的正常运行以及检修工作做出相应改善，使断路器可以停电以及维修[1]。我国在人工智能技术诊断方式的研究中，取得了突出成绩，但是实际上在断路器状态检测和故障诊断中还有一些问题出现，影响检测的效果和故障诊断的时效性。比如说我国很多电力公司在研究各自的监测手段时，没有形成具有操作性、科学性的统一目标。对于断路器状态检测和故障诊断的研究仅仅是高校相关专业的学生及教师研究，并没有真正应用到实际的电力企业配电中。

另外，我国的断路器状态检测和故障诊断系统比较单一，对于整个电力企业的配电状况缺乏系统性的研究。在计算机技术的应用方面，还无法进行数据库的诊断，对于实现数据的共享还存在问题。

除此之外，还存在着传感器精确度差，对于故障的诊断不能做到完全准确。再加上自身工作状况受周围环境影响较大，传感器的准确性更受影响。我国目前也比较重视传感器的研究和改进工作，拓宽研究渠道，减少技术因素以及外界环境因素带来的干扰性影响。

在故障诊断系统上，还存在着需要改进的内容。比如说相应的定量标准没有相应的测评标准进行诊断。通过人为的习惯性经验进行诊断时，往往存在着很大的误差。对计算机网络技术的应用力度不够，无法应用新技术等对于进行智能诊断等方面都有很大的影响。

4 对电流信号的采集和处理

虽然我国对于断路器状态监测及故障诊断系统一直缺乏深入的研究，但是近年来，随着罗氏线圈电流互感器的使用，实现了跨越式的发展。罗氏線圈电流互感器可对工作中的电压信号进行转换，转换的过程中，信号滤波和积分转化就会转变为一种数据信息，再通过计算机通信技术对数据信息进行处理，结合传输得到的信号进行合并处理，将数字变电站的通信协议发送到检测服务器上。其中，应用的通信协议一般是IEC61850，协议的应用可以对设备实现一定的规范化操作，最终通过规范化的输出，达到数据信息的链接。这个过程主要是通过罗氏线圈电流互感器对测量的结果进行数字化转换并进行传输，由于罗氏线圈测量的精确高和范围广的特点，在进行智能断路操作中，能够实现检测的目的。再应用全球定位系统GPS获取智能断路器信息，在系统接线图的共同作用下，根据数学模型公式可以精确地算出智能断路器在运行中的状态。这个过程需要通过信息的获取，模型的建立，最终的确认等工作。

智能断路器运行中，在变电站内安装线圈电流互感器，并在安装过程中，按照相应的要求计算电流值，进而使罗氏线圈电流互感器能够在稳定的环境下开展智能监测和故障判断。同时，还需要有相关专业知识的技术性人才进行安装和操作，强化操作的合理性、科学性、安全性。在进行智能监测时，要按照相关步骤进行，实现监测和故障诊断的统一。

智能断路器的运行状态需要运用智能信号手机，通过全球定位系统GPS进行处理。这一过程中，需要对电流数值进行上传，上传主要依据IEC61850協议标准进行。值得注意的是，IEC61850标准是在全球通用标准的基础上的标准。再通过智能标准的运算最终得到智能化、规范化的标准。IEC61850标准是目前现行的电力系统自动化范围内仅存的标准，有专门的程序和标准。因此，在上传电流数值的过程中，一定要按照相关的标准进行。这样保证站内数据的准确性和智能性。运行状态按照相关的运算法则和储存方式进行处理，得到精确的断路器运行方式。就好比我们日常生活中，会采用一定的方式实现某种目的。当这种方式只有一种，没有走捷径的机会，就要对此种方式进行探究，尽可能地掌握好相关的细节和标准。只有这样，才能避免因为步骤的失误而导致失败。所以，准确的运行方式离不开规范化和标准化的操作。

除此之外，通过使用智能断路器，能够对智能断路器的开关进行一定的操作，比如说在开关上截断电流的操作或者对运行状态产生影响的方式[2]。计算机技术的使用，可以建立相关的数据库，工作人员可以根据数据库里的内容，实现对智能断路器历史信息的全面掌握。这个过程中就可以把监测结果生成报表，然后发送到相关部门。在对结果进行分析时，可以使用图形的方式展现，这样可以更加生动和直观，便于检修人员从结果中得到确切的数据信息。

5 结语

综上所述，对于断路器状态监测及故障诊断系统的设计可以先运行智能断路器检测系统，按照相应的程序得出智能断路器运行状态下的精确数据。同时，还要注意断路器故障状态检测系统之间的要素配合，再加上计算机技术的应用，对数据进行加工和处理，最终实现运行状态的检测和维修，这是一种全新的方式，为电网的智能化发展开辟了新道路。

【参考文献】

【1】牟磊，杨永山，彭博.断路器状态监测及故障诊断系统的设计[J].电子技术与软件工程，2017（7）：104-104.