[发明专利]高电压断路器机械特性测试系统及在线诊断方法

说明书

本发明属微机测量系统范畴，涉及一种运动机械特性的测量方法及装置。

据有关国外文献介绍，与本发明最接近的文献有：

1，CIGRE  1988  18-03期中“Circuit-Breaker Diagnostics”

作者是澳大得亚A.D.Stokes.L.Timbs

该文用测量高压断路器操动时的振动频谱预测断路器的早期故障。它将所测量到的振动频谱，采用快速的付利叶变换（FFT）得到一系列减幅的正弦波，即整个振动的瞬变现象是由一系列的频率分量的叠加。然后对其关键摆幅的基频，减幅的时间常数，每个摆幅出现的时间和振幅（包括振动方向）进行综合分析，来判断该断路器运行是否正常，而上述四个量中有三个量是与时间量有关，本文提出用时间域的方法分析。虽然此法对全封闭组合电器（GIS）的诊断不需拆卸设备，也不用在内部加装任何传感器，只是在GIS的金属外壳上贴上应力传感器即可。缺点是：它必须要有丰富经验的技术人员对了如指掌的断路器或GIS进行诊断，对于不同结构的GIS就需建立不同的判据，以判断断路器是否可能出现故障，这必须对具体的GIS进行数以千计的试验，故投资大，时间长，不是理想的方法。另外，它不能直接测到断路器的机械特性参数，也不能用于敞开式断路器上，此法的产品还没有查到。

2，CIGRE 1988 13-10期中“Computer-Aided DiagnosticSystem for High-Voltage Circuit-Breaker”

作者是前东德F.NOACK等4人。

该文介绍高压断路器专家计算机辅助诊断系统，提出诊断目的在于判别出断路器的早期缺陷，并能指出异常部位所在，这样可由过去的定期检修改为有针对性的检修。文中提出对诊断不可缺少的传感器提出一定的要求，即要高度可靠，寿命长，持续长期运行无故障以及要求体积小。文中还介绍专门为SF₆气体断路器而设计的压力传感器，用它测量活塞动作过程中气缸压力的变化，机械行程，温度和电流，将压力传感器的压力转变成光信号-光纤-光电变频器-采集系统;对温度的测量利用温度-电压量-电压频率变频器-电光转换器-光纤-光电接收器-采集系统。其分辨率为0.5mm，对角位移传感器的分辨率为1″;对电流10A～10KA使用几个ROGOWSKI线闸-电压频率变换器-电光转变器-光纤-计数器。

该文对机械行程变化;驱动系统中压力的变化;操动用的分合闸线圈的电流变化;辅助开关的压力变化和触头上流过电流的变化等的数据采集，经计算机预处理及数字滤波得到技术情况，然后确定某些重要参数所允许的范围作为是否要安排针对性检修的依据。

所介绍的系统优点能直接测量断路器的多个重要参数，以压力变化判断机械状态较灵敏，技术先进，系统完整。缺点是成本高，技术复杂，要在被诊断的主设备上加工处理不利于安全，确定判据困难，要针对不同断路器或同一厂家不同时期生产的断路器进行至少上百次的试验，求出重要参数的允许范围，这时还不足以涉及并覆盖断路器所有可能出现的状况，所以要经过断路器投运更长的时间才有可能获得某一断路器故障时的全部判据。

3.CIGRE 1988 13-11中“Electronic System for Controlling and Monitoring the Mechanical and Electrical Integrity of HV Circuit-Breaker”

作者是加拿大R.Jeanjean，M.Landry，A.Chenier，D.Denissy等四人。

该文提出在断路器的传动拉杆（它是驱动断路器触头运动的绝缘杆）上找三个参考点开槽，以测定断路器动作时此三个槽对一定点的观察窗所出现的时刻来判断该断路器的机械状况。

此法的优点是简单，成本低，缺点是只靠一个时间量来判断整台断路器的机械特性参数过于粗糙，同时在绝缘杆上开槽也会影响拉杆的强度，降低断路器运行的可靠性，另外不是所有的断路器均能在拉杆上加工的。

我国每年高压断路器的机械事故占全部事故的50%左右，其中6～10KV，35KV这二个电压等级的高压断路器占全部机械事故的比例很高，三年分别为77.5%，59.4%和68.5%，它们严重地影响着我国电网的安全，可靠地运行。