一、系統概述

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

　　有關(guān)統計表明，一半以上的變電站維護費用是花在開(kāi)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;另外根據統計，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(shí)，其費用成本也很高，可達到斷路器購買(mǎi)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(lái)新的故障隱患，因此斷路器及GIS機械特性在線(xiàn)監測及故障專(zhuān)家診斷系統IED裝置應運而生。

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

　　智能電網(wǎng)對一次電力設備智能化提出“五化”要求，斷路器及GIS機械特性的在線(xiàn)監測及狀態(tài)專(zhuān)家診斷系統實(shí)現的是其中的“狀態(tài)可視化”。同時(shí)本系統具備測量數字化、控制網(wǎng)絡(luò )化、功能一體化、信息互動(dòng)化的功能，是智能高壓開(kāi)關(guān)設備的重要IED設備。

二、系統組成

　　日新電氣SUN-IGuard-801系列高壓斷路器機械特性在線(xiàn)監測IED裝置通過(guò)安裝在斷路器及GIS機構部件上的機械量和電氣量傳感器實(shí)時(shí)采集監測對象的特征信號，通過(guò)基于DSP信號處理芯片+POWERPC嵌入式系統的IED裝置進(jìn)行信號的在線(xiàn)數據處理和狀態(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(wù)器終端的集成軟件平臺顯示斷路器機構相應動(dòng)作的機械特性參數，繪制動(dòng)觸頭行程曲線(xiàn)和操作線(xiàn)圈電流波形，出具機構的狀態(tài)分析報告。該裝置對斷路器機構操作所監測的項目基本涵蓋了停電檢修試驗的大部分內容，其所監測得到的數據可以完全替代停電檢修試驗數據。

三、技術(shù)特點(diǎn)

　　本ED裝置用標準化結構實(shí)現，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。既可監測單相，也可監測三相。

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

　　機械特性在線(xiàn)分析功能強大

　　通過(guò)采集機構動(dòng)行程—時(shí)間曲線(xiàn)、分（合）閘線(xiàn)圈的電流波形、儲能電機的電流波形以及分(合）閘輔助觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量，并結合出廠(chǎng)標準曲線(xiàn)和故障專(zhuān)家診斷系統來(lái)判斷機構機械狀態(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(dòng)部件的磨損情況、卡滯所導致的拒動(dòng)、脫扣器松動(dòng)、電機故障等可能出現的情況。

　　動(dòng)作參數準確報告

　　每次動(dòng)作后本系統給出斷路器的行程、開(kāi)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。

　　安裝便捷、高度集成

　　在旋轉主軸末端安裝光電角度位移傳感器，在分（合）閘線(xiàn)圈和儲能電機的電源線(xiàn)安裝電流傳感器模塊，從機構輔助觸點(diǎn)取開(kāi)關(guān)量信號，這些安裝簡(jiǎn)易，不用對斷路器本體進(jìn)行改造。整套在線(xiàn)監測裝置體積小，可直接安裝在機構箱內。

　　寬范圍供電

　　供電電源為AC 85V—265V，DC 100V—400V，可適應不同廠(chǎng)電需求。專(zhuān)家診斷系統在線(xiàn)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(lèi)型，判斷故障點(diǎn)位置。

　　歷史數據存儲在SD卡內，系統可隨時(shí)調出10年內所有動(dòng)作數據。高速串行通訊接口可與其他IED設備及計算機通訊。

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

　　適用于彈操機構或液壓機構

三、專(zhuān)家診斷系統

　　SUN-IGuard—801系列高壓斷路器機械特性在線(xiàn)監測IED裝置在DSP板上建立機構狀態(tài)專(zhuān)家診斷系統，采用以下三種算法:

　　其一通過(guò)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(lèi)型存放在數據知識庫中，將待診斷的狀態(tài)特征量輸入專(zhuān)家系統，調用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行識別，通過(guò)正向推理快速地獲得故障狀態(tài)特征量所對應的故障類(lèi)型。

　　其二為數據曲線(xiàn)的包絡(luò )線(xiàn)法，采用關(guān)鍵點(diǎn)和整體閾值判斷，以區分故障和正常曲線(xiàn)。進(jìn)一步，在曲線(xiàn)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(lèi)型、生成專(zhuān)家系統數據知識庫。

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