摘要：随着经济和科技的快速发展，建设特高压电网是国家电网公司全面实践中国特色社会主义道路、贯彻国家能源产业政策、实现我国能源资源的优化配置、促进我国电力工业和经济社会可持续健康发展的重大举措。随着特高压电网的发展以及输电通道建设的不断推进，我国电网逐渐发展成为特高压交直流紧密联系、一体化特征不断加强、运行方式多样的交直流混联电网。多变的运行方式、复杂的动态特性，对电网的运行与控制提出了更高要求。
关键词：高压断路器；故障诊断；监测
引言
由于高压断路器运行过程中产生的状态数据庞大，传统的基于人工神经网络的高压断路器故障诊断方法在针对这一问题时存在网络结构复杂、训练过程费时、诊断速率缓慢的缺点。由此，文中提出RST粗糙集结合SOM自组织特征映射网络的方法，通过RST理论对断路器故障数据中的各个属性进行评价并寻找最小属性集，以此消除特征信息中存在的冗余属性，得到约简决策表，并将新形成的故障特征数据作为输入结合自组织特征映射网络进行高压断路器故障诊断。经过验证，在确保整体准确率能够达到91%的情况下，缩短了训练时间，简化了网络结构，在工程实践应用中表现良好。
1高压断路器机械特性在线监测原理
高压断路器绝大部分事故源于机械方面的原因，根据调查和统计可知，全国高压开关设备运行断路器最严重的机械故障是误动和拒动。一般有两方面的内容会导致这种机械故障，一方面是因为机械部件脱扣失灵，机械部件位移、损坏和变形，或者是分合闸铁心松动、轴销断裂、机构卡塞等，导致传动系统和操动机构的机械生效无果；另一方面则是因为接线错误、二次接线接触不良、分合闸线圈因转换开关不良或机构卡塞而烧损，以及合闸接触器、操作电源、微动开关失灵等故障，造成辅助回路的故障以及电气控制。通过对产品成本的综合性考虑以及结合当今能够达到的技术水平，根据文中所描述的原因，监测断路器的机械特性可能还需要做到如下两点。（1）监测分合闸过程中动触头的位移，依次形成时间特性曲线，通过形成的时间特性曲线可计算出触头行程、分合闸速度等参数。（2）在整个分合闸的过程中，监测并且记录下线圈的电流波形，以其变化来进行推测，从而得出断路器机械故障的趋势，并得到固有分合闸时间等参数。
2测试现场常用技巧
2.1在线检测系统的总体结构设计
SF6气体泄漏检测部分。通过使用CO2激光摄像机，利用激光对气体泄漏现场照射，根据SF6气体的吸收原理，在光亮的背景下屏幕呈现烟状的SF6泄漏气体映像。在摄像头与各传感器等部件的共同作用下，将泄露气体的位置信息与影像信息进行采集，在进行拍摄工作的同时将信息资料存贮至RAM中，并将其按循环队列操作的思想传递到OV780模块，从而进行图像的处理与分析操作。在系统的检测部分完成对泄漏气体动态运动轨迹的捕捉，从而确定泄漏源及判定气体泄漏量。在实践操作过程中常会出现光线不良问题，针对这一情况的补光问题，在气体泄漏检测系统中附加常亮补光或闪光双切补光灯组。当捕捉图像分辨率太低，无法达到系统设定最低像素点PPI设定标准的时侯，在系统捕捉实时图像上能在很大程度上起到辅助照明作用。检测数据无线传输部分。这部分检测是通过分别在摄像机和后台加装无线发送与接收模块、从而完成传递采集信息的这一过程。首先，利用WiFi远程通讯技术，将拍摄的图片信息传至WiFi模块，后经WiFi无线网状Mesh组网，将其发送到LabVIEW后台。就WiFi接收模块来说，其获取SF6气体泄漏情况的方式可分为主动查询和被动接收两种，在实际检修工作中检修人员可根据实际情况和需要进行适宜的不同选择。
WiFi无线通讯的应用，在保证数据安全传递的前提下，不仅一方面能够解决了检测设备中通讯线缆布线及分接头的繁杂问题，使检修工作变得更便捷，更重要的一方面是能够减少线缆资源的消耗，极大程度上的节约了成本。
2.2基于高速摄像法的断路器行程检测系统
提出了基于断路器动作过程中动静触头间等效变电容模型，依据分合闸过程中无功分量与动触头运动速度的对应关系评估断路器机械特性并识别相应缺陷的方法。但该方法存在两点不足：①随着触头的逐渐烧蚀引起相对截面积的变化，动静触头间的等效电容量会呈现不可重复性；②行程曲线不能反映的缺陷，如分合闸线圈或辅助开关缺陷等，本方法无法识别。则研究了基于断路器振动信号的机械特性监测和缺陷识别方案：首先利用小波理论、能量熵、希尔伯特-黄变换等手段提取断路器机械缺陷时振动信号的特征值并建立知识库，以支持向量机理论为核心进行缺陷识别；多型机械缺陷，实验表明该方案缺陷识别准确度可达到90%以上。该方案的不足在于：诊断依据抽象，不及行程、线圈电流等电气量参数对缺陷的阐释直观可靠；但其分类识别技术尤为可鉴。分析了对断路器分合闸回路完整性、线圈电流、时间特性、动触头行程、合闸弹簧储能过程电流分析等项目进行监测的方法，解释了各曲线不同阶段对应的机械过程，并推导了不同部件故障时各曲线的异常表现。则通过试验证明了断路器机构各部件参数的细微变化能够直接改变对应的机械特性波形。若能系统模拟机构各部件缺陷并提取对应机械特性波形变化的指纹特征，则可依据该指纹特征反向评估机构各部件运行状态，可为衡量断路器机构运行状态提供一份具体、详尽、全面、系统的综合数字量化评价表。
2.3触头行程、速度监测
行程测量的基本要求有如下两点，在不影响原有机构的绝缘性以及机械性的基础上，又能将断路器的行程特性真实的反映出来；同时，还要方便安设，也就是监测传感系统要有足够强的适应性。目前，传感器主要包括3种，一种是导电塑料电位器，用的最多，另一种是光电式光栅编码器，最后一种是差动变压器式位移传感器。使用差动变压器式位移传感器进行在线监测，其测量精度会因为强大的电磁场而大大降低。为了在动触头的连动部件上将传感器正确安装，直接将其直线位移曲线准确测量出来，并同时能够提高位移信号在传输过程中的抗干扰能力。这类传感器线性度好，制作成本较低，相比普通传感器，它的测量精度也较高。但其体积较大，不方便安装，如在绝缘拉杆处安装位置有限。针对不同断路器实际情况，也可以选用导电塑料电位器替代。在此基础上，在实验中，通过监测得到了两种传感器的行程曲线。
结语
导致高压断路器故障的最主要缘由很明显是高压断路器的机械故障，因此对高压断路器进行机械特性在线监测，以最大限度地提高其运行可靠性是十分必要的。基于本文研究的两个关键技术，高压断路器的机械故障在线监测技术必将迅速发展，并逐渐变成集成化、通用性、可扩充化、可通信化、高可靠性的成熟系统。
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