杨书伟
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摘 要：高压开关柜是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接关系着电力系统的供电情况，所以要重视高压开关柜监测工作，及时发现高压柜开关的异常情况，确保高压开关柜的稳定运行，减少对电力系统正常供电的影响。随着我国科技水平逐渐提高，不断提升高压开关监测技术水平及故障诊断技术，有助于提高高压开关柜设备运行的稳定性和安全性。因此，文章主要围绕高压开关柜监测与故障诊断展开讨论，以供参考。
关键词：高压开关柜；监测；故障诊断
一、高压开关柜常见故障
1.1分断故障
分断故障包括开断、关合故障，与真空断路器有关。例如，真空断路器出现灭弧情况时，就会影响真空度，进而对高压开关柜造成干扰，此时真空断路器不能正常工作，即使高压开关柜检测到电网故障，也不能进行正常的保护动作。分断故障比较常见，需结合故障诊断，准确找出高压开关柜中的开断或关合故障，消除隐患。
1.2 绝缘故障
绝缘故障一般表现为绝缘子的击穿和高压开关柜放电，这种故障一般会破坏高压开关柜的绝缘性能，使高压开关柜在运行过程中的风险飙升。通过局部放电故障诊断技术可以针对高压开关柜的绝缘故障做出精确的诊断，从而预防高压开关柜绝缘故障。
1.3动作故障
动作故障一般包括误动和拒动，发生的概率相对较大，并且具有着极大的危害。造成上述现象的一般原因是机械传动故障和电气回路故障，并且设备在运行过程中的外部环境和施工工艺也会造成高压开关柜的动作异常。在上述几种原因当中，环境对于开关柜的影响是最为严重的。一些炎热潮湿地区的高压开关柜在运行过程中极易出现机械零部件的腐蚀和电气元件的损坏，从而大大缩短了开关柜的使用寿命。
二、监测与诊断总体设计
高压开关柜在电网中具有控制、保护双重功能。随着变电站无人值守和智能化推广，生产安全显得愈发重要。高压开关柜监测与故障诊断采用模块化设计，由监测和故障诊断两部分组成。监测是在目前SCADA基础上，结合总线技术和无线通讯扩展弧光、温度、泄漏电流监测等。故障诊断是核心，包括：实时监测数据、历史数据管理、发展趋势分析、故障诊断预警等功能模块。故障诊断通过智能算法，建立故障诊断策略，通过监测参数分析开关柜的故障原因。基于CAN总线的系统框图如图1所示。
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图1系统组成框图
三、高压开关柜监测与故障诊断要点
3.1监测终端整体构成
高压开关柜的主要用途是分配和接收电能，其主要构成有互感器和高压开关手车以及其他辅助设备等，电气设备容易受到环境和电流的影响而逐步老化，造成导电能力下降，绝缘能力也不断降低，从而对设备整体性能造成影响。高压开关柜的电气故障基本上都集中在机械方面和绝缘导电方面，电力系统在整体构成上应该满足成本低、适用性强等基本要求，所以技术人员在设计过程中也应该围绕上述两个原则进行。
3.2异常预警分析
高压开关柜的监测装置可以设置预警的阈值，这个阈值可以在不同的时间和不同的季节被设置成不同的数值，在监测数据过程中，一旦实时数据达到阈值的临界点，那么设备将立即启动报警程序。其中，报警的形式主要有如下两类：数据变化率超值报警和监测值越界报警。首先，事先给结构单元设置好监测的数值，一旦超过这个水平就启动报警程序；其次，自动报警装置会在变化率突然提高的时候立即启动。在报警方面也有移动设备通知和报警提示两个类型。其中，前者是以移动软件或信息推送的方式通知给检修人员，或者是利用传感器采集信号发出警报，这时候灯会在报警期间不断闪烁。
四、高压开关柜故障诊断技术分析
4.1 振动传感器监测技术
其主要工作原理是利用传感器对设备运行过程中的振动情况进行监测，由于受到不同程度的振动，导致振动强度不同，比如开始监测时因为局部作业振动幅度较小，随后设备作业范围增大振动幅度变大。通过振动频率不同采用不同的传感器，确保监测的准确性，该技术更适用于高压开关柜局部作用过程中。
4.2位移传感器监测技术
为了得到断路器动触头的速度特性，需要将断路器的行程曲线进行整体的把握，因此需要使用测量直线位移的传感器。虽然这类传感器的类型有很多，但是，在直接测量的过程中，首先需要位移传感器的安装问题。无论是霍尔效应式、差动电容器式，还是差动变压器式，这些位移传感器的安装都比较困难，因为安装的结果必须保证动触头导杆与位移方向上的传感器相互连接。为了解决这个问题，可以在可动部分贴上或加工上对光线敏感的条码状线条或图案，通过光电发射和接收来感知位置并测得行程曲线。
4.3温度传感器监测技术
从高压开关柜在线监测技术的实际应用情况来看，温度传感器监测是应用最为广泛的监测技术，其主要原理是将其运用在设备母线部位，通过温度变化，得知设备运行情况。温度传感器主要依据光纤作为传播介质，有效减少电磁干扰，确保高压开关柜温度传感器监测的准确性。
五、高压开关柜故障诊断技术分析
5.1样板诊断技术
该技术主要通过全面收集高压开关柜设备运行数据或波动情况，将实时运行数据或波形与预先样板数据进行比对，从而有效判断出设备的运行情况。其应用方法有很多，同时在设备故障诊断中得到广泛运用。比如，指纹诊断技术，通过对设备运行数据收集后准确分析，而后与分析样板图形进行比对，这种技术主要应用于图形诊断，应用范围比较受限制；时域波形诊断技术，通过与分析样板的物理量变化进行比对，从而获得设备运行情况。由此可以看出，样板诊断技术在高压开关柜故障诊断过程中起到非常重要的作用，为了保证设备故障诊断的准确性，技术人员需要不断提升自身专业素养，为高压开关柜设备的稳定运行提供基本保障。
5.2规则诊断技术
该技术主要包括模糊诊断技术、逻辑诊断技术以及统计诊断技术。其中模糊诊断技术的应用最为广泛，适用于高压开关柜整个运行过程中，因为设备故障初期的运行情况不稳定，存在非常大的波动，最适合采用该技术，不需要稳定的运行条件，通过设备的模糊运行状态即可完成故障诊断工作，很大程度上提升了设备故障检测的效率，为电力系统的稳定运行提供了重要的技术手段。逻辑诊断主要是利用因果关系完成对高压开关柜设备故障诊断工作，其操作简便，相对来讲诊断结果不够准确，在实际设备故障检测工作中需要根据设备运行的实际情况选择性应用。统计诊断技术同时需要提供准确的数据和图形，对于在线监测应用难度大，所以不适于设备在线故障诊断。因此，要求技术人员具有较强的专业知识，根据设备所处环境不同采取差异性的诊断技术，确保诊断结果的准确性，实现企业利益最大化。
六、结束语
现如今，我国电力系统已经进入了高速发展的新时期，人们对于电力方面的需求也不断提高。大规模停电故障给社会、企业和人民的生产与生活所带来的负面影响是不可想象的，因此我们更应该重视高压开关柜实时监测系统的现实意义，将高压开关柜实时监测系统与物联网技术深度融合，利用大数据进行分析与改进，提高设备的运行环境，提升我国电力系统的运行水平。
参考文献
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