一種非侵入式高壓sf6開關設備電壽命在現(xiàn)評估方法
【技術領域】
[0001]本方法設計涉及電力裝置電器領域開關設備的監(jiān)測，具體涉及高壓SF6開關設備，特別地采用一種非侵入式高壓SF6開關設備電壽命在線評估方法。
【背景技術】
[0002]以往對電磨損的評估判斷是以記錄累計開斷電流⑴或累計電弧能量(I2t)為依據(jù)的。然而，同一 SF6開關設備在同樣的外部條件下先后兩次開斷同樣大小的電流值，其燒損程度也不可能相同。而且，開斷電流相差很大時，SF6開關設備觸頭的燒損機理不同，燒損相差更大。另外電磨損雖然取決于電弧能量，但還與觸頭分斷速度等有關，且電磨損與電弧能量沒有比例關系。因而，單純的根據(jù)觸頭的質(zhì)量損耗來計算電壽命是不夠的，還需要考慮到開斷不同短路電流所產(chǎn)生的不同磨損量，但這樣的方式給高壓SF6開關設備的電壽命檢測帶來了很大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，本公開提供了一種非侵入式高壓SF6開關設備電壽命在線評估方法，所述監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合考慮了開斷電流的大小和高壓SF6開關設備開關動作時的重疊時間，是高壓SF6開關設備的一種智能化技術方法。
[0004]一種非侵入式高壓SF6開關設備在線電壽命評估方法，其特征在于:
[0005]所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測弧觸頭接觸時間；
[0006]另一方面通過直線位移傳感器直接記錄觸頭行程，結(jié)合弧觸頭單獨接觸時間得到弧觸頭行程-時間曲線；
[0007]所述方法在進行在線監(jiān)測時，通過測得的觸頭接觸時間結(jié)合弧觸頭行程-時間曲線得到弧觸頭單獨接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨接觸行程與電壽命的對應關系，對尚壓SF6開關設備的電壽命進彳丁評估。
[0008]本發(fā)明具有簡單可行，測量結(jié)果準確；所述方法通過非侵入式監(jiān)測，再通過遠程處理器進行數(shù)據(jù)處理，具有安全方便的特點。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的弧觸頭單獨接觸行程測量原理圖；
[0010]圖2為本發(fā)明一個實施例中弧觸頭單獨接觸行程與高壓SF6開關設備電壽命關系圖。
【具體實施方式】
[0011 ] 在一個實施例中，如圖1所示，提供了一種非侵入式高壓SF6開關設備在線電壽命評估方法，所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測弧觸頭接觸時間；
[0012]另一方面通過直線位移傳感器直接記錄觸頭行程，結(jié)合弧觸頭單獨接觸時間得到弧觸頭行程-時間曲線；
[0013]所述方法在進行在線監(jiān)測時，通過測得弧觸頭接觸時間結(jié)合弧觸頭行程-時間曲線得到弧觸頭單獨接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨接觸行程與電壽命的對應關系，對尚壓SF6開關設備的電壽命進彳丁評估。
[0014]在這個實施例中，所述弧觸頭單獨接觸行程是指主觸頭開斷后弧觸頭的接觸行程，是評估觸頭燒蝕情況的重要指標。通過實驗得到的弧觸頭的接觸行程隨開斷次數(shù)的變化趨勢圖，可以看出隨著開斷次數(shù)的增加，弧觸頭單獨接觸行程呈二次冪指數(shù)下降。但是在實際設備上測量弧觸頭單獨行程并不方便，因此事先通過實驗測量弧觸頭單獨接觸時間與弧觸頭單獨行程來得弧觸頭行程-時間曲線，進而在實際中通過測量弧觸頭接觸時間得到弧觸頭單獨行程，在通過已建立的弧觸頭單獨接觸行程與電壽命的對應關系，對高壓SF6開關設備的電壽命進行在線評估。其評估原理如圖2所示。
[0015]優(yōu)選的，所述非侵入式方式為在所述監(jiān)測模塊通過在高壓SF6開關設備的開關設備一側(cè)注入高頻信號，在另一側(cè)通過量級為幾個歐姆的電阻提取電壓信號，并在實測過程中實時監(jiān)測電壓信號隨時間的動態(tài)變化關系，通過記錄數(shù)據(jù)并繪制U-t曲線來獲得弧觸頭單獨接觸時間。
[0016]在實際測量中，開關正常工作下在閉合時，信號幅值為100%;當主觸頭斷開時，信號幅值衰減到99.3%;而高壓SF6開關設備完全斷開時，信號幅值衰減到10%，因而利用在高頻信號下滅弧室觸頭開斷過程中分布感抗值的不同，通過在高壓SF6開關設備進線端注入高頻信號、在出線端提取高頻信號的方式，結(jié)合后續(xù)相關信號處理與分析裝置獲得弧觸頭單獨接觸時間；結(jié)合直線位移傳感器獲取的行程時間曲線得到弧觸頭單獨接觸行程，從而進行電壽命的評估，所述方法簡單可行。
[0017]優(yōu)選的，事先通過實驗測量弧觸頭單獨接觸時間與弧觸頭單獨行程來得弧觸頭行程-時間曲線時，在實驗室匯總使用的所述直線位移傳感器為導電塑料直線位移傳感器。
[0018]為了實現(xiàn)在線實時監(jiān)測，在一個實施例中所述方法在高壓SF6開關設備的分合閘電磁鐵導線上安裝一個霍爾傳感器，用于高壓SF6開關設備的開關動作導致導線中的電流發(fā)生變化時，發(fā)出觸發(fā)信號以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。
[0019]當SF6開關設備進行分閘動作時，霍爾傳感器率先感知到這一動作，立即給應用所述方法的監(jiān)測系統(tǒng)的處理器發(fā)出觸發(fā)信號，所述監(jiān)測系統(tǒng)的處理器隨即開啟ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)對有源濾波器的輸出電平和角位移傳感器輸出電平進行采樣，開啟采樣的同時所述監(jiān)測系統(tǒng)的處理器也開啟其內(nèi)部計時器進行計時，待整個分閘動作結(jié)束，所述監(jiān)測系統(tǒng)的處理器結(jié)束采樣與計時，開始進行數(shù)據(jù)處理與分析。數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，可以通過光纖將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測中心進行進一步的分析與處理，最后監(jiān)測中心向所述監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)出指令，所述監(jiān)測系統(tǒng)的復位。
[0020]在一個實施例中，對注入信號一側(cè)的部分和提取信號一側(cè)的部分進行了進一步的詳細設計。即所述方法使用信號注入單元進行信號注入，使用信號提取單元進行信號提取。
[0021]所述信號注入單元包括信號源、第一電容，所述信號源與第一電容串聯(lián)，進而通過電容親合方式，在高壓SF6開關設備的輸入端注入10MHz的正弦信號；
[0022]所述信號提取單元包括電阻、第二電容，所述電阻與第二電容串聯(lián)，進而通過電容耦合方式，在高壓SF6開關設備的輸出端提取所述電阻上的電壓信號。
[0023]優(yōu)選的，所述第一電容、第二電容的大小以能減小信號注入回路的阻抗值為宜。
[0024]進一步的，所述信號注入單元還包括第三電容，所述信號源與第一電容串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)；所述信號提取單元還包括第四電容，所述電阻與第二電容串聯(lián)后與第四電容并聯(lián)。
[0025]更進一步的，所述方法在信號注入單元的輸入側(cè)串聯(lián)有輸入保護電路，所述輸入保護電路由瞬態(tài)過電壓抑制管構(gòu)成。
[0026]并且，所述方法在信號提取單元中設有無源濾波器和高階有源窄帶濾波器。
[0027]這里之所以優(yōu)選設計出輸入保護電路，并且在信號提取單元中設有無源濾波器和高階有源窄帶濾波器，是因為高電壓線路上往往存在很強的背景噪聲，為了實現(xiàn)對高壓SF6開關設備單獨弧觸頭接觸時間的準確測量，采樣信號首先經(jīng)過過電壓保護TVS管，防止過電壓損壞后級電路，然后經(jīng)過無源濾波器初步濾去雜波，再經(jīng)過高階有源窄帶濾波器進一步濾去雜波，實現(xiàn)對有效信號的準確提取。然后采用高速ARM處理器對信號進行進一步的數(shù)字濾波，進而分析其幅值的變化。
[0028]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種非侵入式高壓SF6開關設備在線電壽命評估方法，其特征在于: 所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測弧觸頭接觸時間； 另一方面通過直線位移傳感器直接記錄觸頭行程，結(jié)合弧觸頭單獨接觸時間得到弧觸頭行程-時間曲線； 所述方法在進行在線監(jiān)測時，通過測得的觸頭接觸時間結(jié)合弧觸頭行程-時間曲線得到弧觸頭單獨接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨接觸行程與電壽命的對應關系，對高壓SF6開關設備的電壽命進彳丁評估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 優(yōu)選的，所述非侵入式方式為在所述監(jiān)測模塊通過在高壓SF6開關設備的開關設備一側(cè)注入高頻信號，在另一側(cè)通過量級為幾個歐姆的電阻提取電壓信號，并在實測過程中實時監(jiān)測電壓信號隨時間的動態(tài)變化關系，通過記錄數(shù)據(jù)并繪制U-t曲線來獲得弧觸頭單獨接觸時間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述直線位移傳感器為導電塑料直線位移傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 所述方法在高壓SF6開關設備的分合閘電磁鐵導線上安裝一個霍爾傳感器，用于高壓SF6開關設備的開關動作導致導線中的電流發(fā)生變化時，發(fā)出觸發(fā)信號以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于: 所述方法使用信號注入單元進行信號注入，使用信號提取單元進行信號提??； 所述信號注入單元包括信號源、第一電容，所述信號源與第一電容串聯(lián)，進而通過電容親合方式，在高壓SF6開關設備的輸入端注入10MHz的正弦信號； 所述信號提取單元包括電阻、第二電容，所述電阻與第二電容串聯(lián)，進而通過電容耦合方式，在高壓SF6開關設備的輸出端提取所述電阻上的電壓信號。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于: 所述信號注入單元還包括第三電容，所述信號源與第一電容串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)；所述信號提取單元還包括第四電容，所述電阻與第二電容串聯(lián)后與第四電容并聯(lián)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于: 所述方法在信號注入單元的輸入側(cè)串聯(lián)有輸入保護電路，所述輸入保護電路由瞬態(tài)過電壓抑制管構(gòu)成。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于: 所述方法在信號提取單元中設有無源濾波器和高階有源窄帶濾波器。
【專利摘要】本公開提供了一種非侵入式高壓SF6開關設備在線電壽命評估方法，所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測弧觸頭接觸時間；另一方面通過直線位移傳感器直接記錄觸頭行程，結(jié)合弧觸頭單獨接觸時間得到行程-時間曲線；所述方法在進行在線監(jiān)測時，通過測得的觸頭接觸時間結(jié)合行程-時間曲線得到弧觸頭單獨接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨接觸行程與電壽命的對應關系，對高壓SF6開關設備的電壽命進行評估。本公開具有安全，高效，準確實時的特點。
【IPC分類】G01R31/327
【公開號】CN104931874
【申請?zhí)枴緾N201510324657
【發(fā)明人】劉天陽, 李佳蓉, 王小華
【申請人】西安交通大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月12日