一種非侵入式高壓sf6開關(guān)設(shè)備電壽命在現(xiàn)評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本方法設(shè)計(jì)涉及電力裝置電器領(lǐng)域開關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)，具體涉及高壓SF6開關(guān)設(shè)備，特別地采用一種非侵入式高壓SF6開關(guān)設(shè)備電壽命在線評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往對(duì)電磨損的評(píng)估判斷是以記錄累計(jì)開斷電流⑴或累計(jì)電弧能量(I2t)為依據(jù)的。然而，同一 SF6開關(guān)設(shè)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(shí)，SF6開關(guān)設(shè)備觸頭的燒損機(jī)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?jǐn)嗨俣鹊扔嘘P(guān)，且電磨損與電弧能量沒有比例關(guān)系。因而，單純的根據(jù)觸頭的質(zhì)量損耗來計(jì)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(guān)設(shè)備的電壽命檢測(cè)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(guān)設(shè)備電壽命在線評(píng)估方法，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合考慮了開斷電流的大小和高壓SF6開關(guān)設(shè)備開關(guān)動(dòng)作時(shí)的重疊時(shí)間，是高壓SF6開關(guān)設(shè)備的一種智能化技術(shù)方法。
[0004]一種非侵入式高壓SF6開關(guān)設(shè)備在線電壽命評(píng)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(cè)弧觸頭接觸時(shí)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(dú)接觸時(shí)間得到弧觸頭行程-時(shí)間曲線；
[0007]所述方法在進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，通過測(cè)得的觸頭接觸時(shí)間結(jié)合弧觸頭行程-時(shí)間曲線得到弧觸頭單獨(dú)接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨(dú)接觸行程與電壽命的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)尚壓SF6開關(guān)設(shè)備的電壽命進(jìn)彳丁評(píng)估。
[0008]本發(fā)明具有簡(jiǎn)單可行，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確；所述方法通過非侵入式監(jiān)測(cè)，再通過遠(yuǎn)程處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有安全方便的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的弧觸頭單獨(dú)接觸行程測(cè)量原理圖；
[0010]圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中弧觸頭單獨(dú)接觸行程與高壓SF6開關(guān)設(shè)備電壽命關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，提供了一種非侵入式高壓SF6開關(guān)設(shè)備在線電壽命評(píng)估方法，所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測(cè)弧觸頭接觸時(shí)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(dú)接觸時(shí)間得到弧觸頭行程-時(shí)間曲線；
[0013]所述方法在進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，通過測(cè)得弧觸頭接觸時(shí)間結(jié)合弧觸頭行程-時(shí)間曲線得到弧觸頭單獨(dú)接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨(dú)接觸行程與電壽命的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)尚壓SF6開關(guān)設(shè)備的電壽命進(jìn)彳丁評(píng)估。
[0014]在這個(gè)實(shí)施例中，所述弧觸頭單獨(dú)接觸行程是指主觸頭開斷后弧觸頭的接觸行程，是評(píng)估觸頭燒蝕情況的重要指標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)得到的弧觸頭的接觸行程隨開斷次數(shù)的變化趨勢(shì)圖，可以看出隨著開斷次數(shù)的增加，弧觸頭單獨(dú)接觸行程呈二次冪指數(shù)下降。但是在實(shí)際設(shè)備上測(cè)量弧觸頭單獨(dú)行程并不方便，因此事先通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量弧觸頭單獨(dú)接觸時(shí)間與弧觸頭單獨(dú)行程來得弧觸頭行程-時(shí)間曲線，進(jìn)而在實(shí)際中通過測(cè)量弧觸頭接觸時(shí)間得到弧觸頭單獨(dú)行程，在通過已建立的弧觸頭單獨(dú)接觸行程與電壽命的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)高壓SF6開關(guān)設(shè)備的電壽命進(jìn)行在線評(píng)估。其評(píng)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(cè)模塊通過在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的開關(guān)設(shè)備一側(cè)注入高頻信號(hào)，在另一側(cè)通過量級(jí)為幾個(gè)歐姆的電阻提取電壓信號(hào)，并在實(shí)測(cè)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系，通過記錄數(shù)據(jù)并繪制U-t曲線來獲得弧觸頭單獨(dú)接觸時(shí)間。
[0016]在實(shí)際測(cè)量中，開關(guān)正常工作下在閉合時(shí)，信號(hào)幅值為100%;當(dāng)主觸頭斷開時(shí)，信號(hào)幅值衰減到99.3%;而高壓SF6開關(guān)設(shè)備完全斷開時(shí)，信號(hào)幅值衰減到10%，因而利用在高頻信號(hào)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(guān)設(shè)備進(jìn)線端注入高頻信號(hào)、在出線端提取高頻信號(hào)的方式，結(jié)合后續(xù)相關(guān)信號(hào)處理與分析裝置獲得弧觸頭單獨(dú)接觸時(shí)間；結(jié)合直線位移傳感器獲取的行程時(shí)間曲線得到弧觸頭單獨(dú)接觸行程，從而進(jìn)行電壽命的評(píng)估，所述方法簡(jiǎn)單可行。
[0017]優(yōu)選的，事先通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量弧觸頭單獨(dú)接觸時(shí)間與弧觸頭單獨(dú)行程來得弧觸頭行程-時(shí)間曲線時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室匯總使用的所述直線位移傳感器為導(dǎo)電塑料直線位移傳感器。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在一個(gè)實(shí)施例中所述方法在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的分合閘電磁鐵導(dǎo)線上安裝一個(gè)霍爾傳感器，用于高壓SF6開關(guān)設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致導(dǎo)線中的電流發(fā)生變化時(shí)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0019]當(dāng)SF6開關(guān)設(shè)備進(jìn)行分閘動(dòng)作時(shí)，霍爾傳感器率先感知到這一動(dòng)作，立即給應(yīng)用所述方法的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的處理器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的處理器隨即開啟ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)對(duì)有源濾波器的輸出電平和角位移傳感器輸出電平進(jìn)行采樣，開啟采樣的同時(shí)所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的處理器也開啟其內(nèi)部計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，待整個(gè)分閘動(dòng)作結(jié)束，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的處理器結(jié)束采樣與計(jì)時(shí)，開始進(jìn)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(cè)中心進(jìn)行進(jìn)一步的分析與處理，最后監(jiān)測(cè)中心向所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)出指令，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)位。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)注入信號(hào)一側(cè)的部分和提取信號(hào)一側(cè)的部分進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)設(shè)計(jì)。即所述方法使用信號(hào)注入單元進(jìn)行信號(hào)注入，使用信號(hào)提取單元進(jìn)行信號(hào)提取。
[0021]所述信號(hào)注入單元包括信號(hào)源、第一電容，所述信號(hào)源與第一電容串聯(lián)，進(jìn)而通過電容親合方式，在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的輸入端注入10MHz的正弦信號(hào)；
[0022]所述信號(hào)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(jìn)而通過電容耦合方式，在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的輸出端提取所述電阻上的電壓信號(hào)。
[0023]優(yōu)選的，所述第一電容、第二電容的大小以能減小信號(hào)注入回路的阻抗值為宜。
[0024]進(jìn)一步的，所述信號(hào)注入單元還包括第三電容，所述信號(hào)源與第一電容串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)；所述信號(hào)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(jìn)一步的，所述方法在信號(hào)注入單元的輸入側(cè)串聯(lián)有輸入保護(hù)電路，所述輸入保護(hù)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(hào)提取單元中設(shè)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(shè)計(jì)出輸入保護(hù)電路，并且在信號(hào)提取單元中設(shè)有無源濾波器和高階有源窄帶濾波器，是因?yàn)楦唠妷壕€路上往往存在很強(qiáng)的背景噪聲，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓SF6開關(guān)設(shè)備單獨(dú)弧觸頭接觸時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量，采樣信號(hào)首先經(jīng)過過電壓保護(hù)TVS管，防止過電壓損壞后級(jí)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(jìn)一步濾去雜波，實(shí)現(xiàn)對(duì)有效信號(hào)的準(zhǔn)確提取。然后采用高速ARM處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)字濾波，進(jìn)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(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)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(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非侵入式高壓SF6開關(guān)設(shè)備在線電壽命評(píng)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(cè)弧觸頭接觸時(shí)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(dú)接觸時(shí)間得到弧觸頭行程-時(shí)間曲線； 所述方法在進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，通過測(cè)得的觸頭接觸時(shí)間結(jié)合弧觸頭行程-時(shí)間曲線得到弧觸頭單獨(dú)接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨(dú)接觸行程與電壽命的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)高壓SF6開關(guān)設(shè)備的電壽命進(jìn)彳丁評(píng)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(cè)模塊通過在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的開關(guān)設(shè)備一側(cè)注入高頻信號(hào)，在另一側(cè)通過量級(jí)為幾個(gè)歐姆的電阻提取電壓信號(hào)，并在實(shí)測(cè)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系，通過記錄數(shù)據(jù)并繪制U-t曲線來獲得弧觸頭單獨(dú)接觸時(shí)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(dǎo)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(guān)設(shè)備的分合閘電磁鐵導(dǎo)線上安裝一個(gè)霍爾傳感器，用于高壓SF6開關(guān)設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致導(dǎo)線中的電流發(fā)生變化時(shí)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。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(hào)注入單元進(jìn)行信號(hào)注入，使用信號(hào)提取單元進(jìn)行信號(hào)提?。? 所述信號(hào)注入單元包括信號(hào)源、第一電容，所述信號(hào)源與第一電容串聯(lián)，進(jìn)而通過電容親合方式，在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的輸入端注入10MHz的正弦信號(hào)； 所述信號(hào)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(jìn)而通過電容耦合方式，在高壓SF6開關(guān)設(shè)備的輸出端提取所述電阻上的電壓信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于: 所述信號(hào)注入單元還包括第三電容，所述信號(hào)源與第一電容串聯(lián)后與第三電容并聯(lián)；所述信號(hào)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(hào)注入單元的輸入側(cè)串聯(lián)有輸入保護(hù)電路，所述輸入保護(hù)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(hào)提取單元中設(shè)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(guān)設(shè)備在線電壽命評(píng)估方法，所述方法一方面通過非侵入式方式來監(jiān)測(cè)弧觸頭接觸時(shí)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(dú)接觸時(shí)間得到行程-時(shí)間曲線；所述方法在進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí)，通過測(cè)得的觸頭接觸時(shí)間結(jié)合行程-時(shí)間曲線得到弧觸頭單獨(dú)接觸行程，并通過已建立的弧觸頭單獨(dú)接觸行程與電壽命的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)高壓SF6開關(guān)設(shè)備的電壽命進(jìn)行評(píng)估。本公開具有安全，高效，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。
【IPC分類】G01R31/327
【公開號(hào)】CN104931874
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510324657
【發(fā)明人】劉天陽, 李佳蓉, 王小華
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日