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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(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，其性能的可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議及我國(guó)電力研究院關(guān)于高壓斷路器故障的統(tǒng)計(jì)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(jī)械機(jī)構(gòu)，主要涉及操動(dòng)機(jī)構(gòu)、監(jiān)視裝置和輔助裝置等。

　　有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，一半以上的變電站維護(hù)費(fèi)用是花在開(kāi)關(guān)上，而其中60%的費(fèi)用是花在斷路器的小修和例行檢修上;另外根據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(fèi)時(shí)，其費(fèi)用成本也很高，可達(dá)到斷路器購(gòu)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(jī)率帶來(lái)新的故障隱患，因此斷路器及GIS機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及故障專(zhuān)家診斷系統(tǒng)IED裝置應(yīng)運(yùn)而生。

　　日新電氣SUN一Guard-801系列開(kāi)關(guān)特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)掛網(wǎng)運(yùn)行中的斷路器及GIS進(jìn)行機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)評(píng)估，簡(jiǎn)化了電力系統(tǒng)定期的設(shè)備維護(hù)工作，安裝運(yùn)行后可以提前進(jìn)行故障隱患報(bào)警，避免重大電網(wǎng)事故發(fā)生。系統(tǒng)出具的利u2認(rèn)心檢測(cè)報(bào)告可以指導(dǎo)變電站對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行有針對(duì)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(fèi)，同時(shí)也起到了延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命和環(huán)保的作用。

　　智能電網(wǎng)對(duì)一次電力設(shè)備智能化提出“五化”要求，斷路器及GIS機(jī)械特性的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)專(zhuān)家診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是其中的“狀態(tài)可視化”。同時(shí)本系統(tǒng)具備測(cè)量數(shù)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(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(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)IED裝置通過(guò)安裝在斷路器及GIS機(jī)構(gòu)部件上的機(jī)械量和電氣量傳感器實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)對(duì)象的特征信號(hào)，通過(guò)基于DSP信號(hào)處理芯片+POWERPC嵌入式系統(tǒng)的IED裝置進(jìn)行信號(hào)的在線(xiàn)數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)分析。IED裝置以MMS報(bào)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(tái)顯示斷路器機(jī)構(gòu)相應(yīng)動(dòng)作的機(jī)械特性參數(shù)，繪制動(dòng)觸頭行程曲線(xiàn)和操作線(xiàn)圈電流波形，出具機(jī)構(gòu)的狀態(tài)分析報(bào)告。該裝置對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)操作所監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目基本涵蓋了停電檢修試驗(yàn)的大部分內(nèi)容，其所監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)可以完全替代停電檢修試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

三、技術(shù)特點(diǎn)

　　本ED裝置用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，即4U 19英寸機(jī)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(cè)單相，也可監(jiān)測(cè)三相。

　　IED功能分布明確，包括CB機(jī)械特性監(jiān)測(cè)插件、SF6監(jiān)測(cè)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(jù)用戶(hù)需求可靈活搭配、擴(kuò)展。機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)CB監(jiān)測(cè)插件單板可監(jiān)測(cè)一套機(jī)構(gòu)，SF6密度、微水監(jiān)測(cè)插件單板可同時(shí)監(jiān)測(cè)8路氣室信號(hào)。一套IED裝置可同時(shí)監(jiān)測(cè)3套(相）機(jī)構(gòu)。

　　機(jī)械特性在線(xiàn)分析功能強(qiáng)大

　　通過(guò)采集機(jī)構(gòu)動(dòng)行程—時(shí)間曲線(xiàn)、分（合）閘線(xiàn)圈的電流波形、儲(chǔ)能電機(jī)的電流波形以及分(合）閘輔助觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量，并結(jié)合出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)和故障專(zhuān)家診斷系統(tǒng)來(lái)判斷機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)的變化以及發(fā)展趨勢(shì)。包括:行程狀態(tài)、速度變化、機(jī)械及傳動(dòng)部件的磨損情況、卡滯所導(dǎo)致的拒動(dòng)、脫扣器松動(dòng)、電機(jī)故障等可能出現(xiàn)的情況。

　　動(dòng)作參數(shù)準(zhǔn)確報(bào)告

　　每次動(dòng)作后本系統(tǒng)給出斷路器的行程、開(kāi)距、超程、平均速度、剛分(合）速度、儲(chǔ)能狀態(tài)、分合閘電流等標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)圈和儲(chǔ)能電機(jī)的電源線(xiàn)安裝電流傳感器模塊，從機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn)取開(kāi)關(guān)量信號(hào)，這些安裝簡(jiǎn)易，不用對(duì)斷路器本體進(jìn)行改造。整套在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置體積小，可直接安裝在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)。

　　寬范圍供電

　　供電電源為AC 85V—265V，DC 100V—400V，可適應(yīng)不同廠(chǎng)電需求。專(zhuān)家診斷系統(tǒng)在線(xiàn)判斷斷路器運(yùn)行狀態(tài)，并給出狀態(tài)評(píng)估報(bào)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡內(nèi)，系統(tǒng)可隨時(shí)調(diào)出10年內(nèi)所有動(dòng)作數(shù)據(jù)。高速串行通訊接口可與其他IED設(shè)備及計(jì)算機(jī)通訊。

　　LAN光通訊接口符合IEC61850通訊標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)

三、專(zhuān)家診斷系統(tǒng)

　　SUN-IGuard—801系列高壓斷路器機(jī)械特性在線(xiàn)監(jiān)測(cè)IED裝置在DSP板上建立機(jī)構(gòu)狀態(tài)專(zhuān)家診斷系統(tǒng)，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(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型存放在數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)中，將待診斷的狀態(tài)特征量輸入專(zhuān)家系統(tǒng)，調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)正向推理快速地獲得故障狀態(tài)特征量所對(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型。

　　其二為數(shù)據(jù)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(qū)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(shí)別具體的信號(hào)特征，以確定故障類(lèi)型、生成專(zhuān)家系統(tǒng)數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)。

　　其三為利用離線(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)測(cè)定的固有正常曲線(xiàn)，對(duì)上述兩種智能算法進(jìn)行驗(yàn)證和完善。