CN107942242A - 基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法，解决了对交流断路器的灭弧特性进行实时检测的技术难题。运行中的高压交流断路器，在开断和关合过程中，动、静触头间的电流迅速增加，在空间会产生一个突变磁场，该磁场继而激发一个突变电场，该电场继而又激发一个突变的磁场，在空间激发出一个电磁波信号；本发明利用射频传感器对该电磁波信号进行检测，当断路器灭弧性能下降时，其灭弧速度也下降，在交流断路器开断过程中，会激发多个电磁波信号，可通过开断过程中测试到的电磁波信号的数量及持续时间对交流断路器的灭弧性能进行评价。本装置测量精度很高，可达纳秒级，远高于现有行程法0.01毫秒的精度。

Description

基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法

技术领域

本发明属于高压电器开关领域，特别涉及一种超高压或特高压断路器灭弧特性检测评价方法。

背景技术

高压交流断路器是电力系统中的重要设备之一，在电网运行中起控制和保护的作用，其操作性能直接影响到电力系统运行的稳定性和供电的可靠性。如何对高压交流断路器的工作状态进行有效的检测和定期评价，及时发现断路器的早期缺陷，防止开关爆炸等恶性事故的发生，具有重要的现实意义。灭弧特性是高压断路器最重要的性能，交流断路器灭弧能力的下降会导致重大事故发生，交流断路器在电网中的数量庞大，现有技术对其灭弧特性不能进行有效地检测评估。目前，高压交流断路器的检测方法有行程法和电寿命法。行程法主要是测量高压断路器的行程特性，可直接反映断路器的分合闸时间和速度特性，但该方法无法实现在线检测；检测时需要将设备停电，测试间隔长，数据缺乏连续性，无法及时反映开关性能的变化；另外，检测是在断路器的各端口两端接线，还要在开关的操作控制回路中接线，对于大型的多断口高压断路器来说，接线点多，需要登高操作，对于运行中的变电站，这种操作方法安全风险太大。电寿命法是在断路器上加装电流传感器，检测开断电流的有效值，与开断次数进行加权累计后计算断路器的电寿命，从而间接对其灭弧特性进行检测与评估；但该方法只能反映断路器灭弧特性的总体变化趋势，无法实时反映断路器的突变灭弧特性。

发明内容

本发明提供了一种基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法，解决了对交流断路器的灭弧特性进行实时检测的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：运行中的高压交流断路器，在开断和关合过程中，动、静触头间的电流迅速增加，在空间会产生一个突变磁场，该磁场继而激发一个突变电场，该电场继而又激发一个突变的磁场，在空间激发出一个电磁波信号；本发明利用射频传感器对该电磁波信号进行检测，当断路器灭弧性能下降时，其灭弧速度也下降，在交流断路器开断过程中，会激发多个电磁波信号，可通过开断过程中测试到的电磁波信号的数量及持续时间对交流断路器的灭弧性能进行评价。

一种高压交流断路器灭弧特性检测装置，包括高压交流断路器灭弧室，在高压交流断路器灭弧室中设置有静触头和动触头，动触头通过触头弹簧与绝缘拉杆连接在一起，绝缘拉杆的另一端与操动机构连接在一起，在高压交流断路器灭弧室的一侧设置有射频传感器，射频传感器通过信号放大器与高速示波器连接在一起。当动触头与静触头在接触和分离的瞬间，在灭弧室中产生电弧，该电弧则激发产生电磁波信号，通过射频传感器采集该电磁波信号，经信号放大器放大，采用高速示波器获得该电磁波信号。

一种基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法，其特征在于以下步骤：

第一步、在高压交流断路器灭弧室的一侧设置射频传感器，射频传感器通过信号放大器与高速示波器连接在一起；

第二步、通过射频传感器对高压交流断路器灭弧室周围空间环境进行检测，对周围空间环境外部干扰信号进行记录；

第三步、当高压断路器进行分、合闸操作时，通过射频传感器采集高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号；

第四步、根据采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号，进行高压断路器的故障类型判别，具体步骤如下：

A、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形存在多个山峰，则动、静触头发生了合闸弹跳现象；

B、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形持续时间超过1-1.5秒，则操动机构发生了卡涩现象；

C、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形为一个持续的电弧波形，即辐射电磁波信号一直存在，则动、静触头发生合闸不到位现象；

D、若采集到的高压交流断路器断口处的三相辐射电磁波信号波形的起始时间不同，则出现了三相动、静触头合闸同期性不一致现象。

与传统的高压断路器运动特性测量评价方法比较，首先，本发明的传感器与断路器本体无机械与电气联系，测量不需对断路器本体作任何改动，无需停电，无需接线，可便捷的进行在线测量；其次，本装置测量精度很高，可达纳秒级，远高于现有行程法0.01毫秒的精度；最后，可同时对断路器开断与关合过程中的灭弧特性进行评估。

附图说明

图1是本发明的辐射电磁波信号采集结构示意图；

图2是分相式高压断路器的辐射电磁波信号采集结构示意图；

图3是高压断路器正常情况下分合闸过程中辐射电磁波信号；

图4是当动静触头发生合闸弹跳故障时，高压断路器合闸过程中辐射电磁波信号；

图5是当操动机构发生卡涩故障时，高压断路器合闸过程中辐射电磁波信号；

图6是当动静触头合闸不到位故障时，高压断路器合闸过程中辐射电磁波信号；

图7是当三相动静触头合闸同期性不一致时，高压断路器合闸过程中辐射电磁波信号。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法，在于以下步骤：

第一步、在高压交流断路器灭弧室5的一侧设置射频传感器1，射频传感器1通过信号放大器2与高速示波器3连接在一起；

第二步、通过射频传感器1对高压交流断路器灭弧室5周围空间环境进行检测，对周围空间环境外部干扰信号进行记录；

第三步、当高压断路器进行分、合闸操作时，通过射频传感器1采集高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号；

第四步、根据采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号，进行高压断路器的故障类型判别，具体步骤如下：

A、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形存在多个山峰，则动、静触头发生了合闸弹跳现象；

B、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形持续时间超过1-1.5秒，则操动机构发生了卡涩现象；

C、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形为一个持续的电弧波形，即辐射电磁波信号一直存在，则动、静触头发生合闸不到位现象；

D、若采集到的高压交流断路器断口处的三相辐射电磁波信号波形的起始时间不同，则出现了三相动、静触头合闸同期性不一致现象。

首先，将三个射频传感器与信号放大器相连，信号放大器与高速示波器连接；将射频传感器对准被测设备周围空间，对被测设备的背景环境进行检测，排除外部干扰信号的影响；然后，将三个射频传感器对准A、B、C三相断口，当高压断路器进行分合闸操作时，通过高速示波器可测得高压断路器辐射电磁波信号；分析判断高压断路器在分合闸操作过程中产生的电磁波信号，如果无异常信号，则判断该断路器运行状态良好，波形见图3所示；如果有异常信号，需要判断高压断路器不同的故障类型，具体判断方法如下：

（1）当动静触头发生合闸弹跳故障：当动静触头发生合闸弹跳，在动静触头间产生多次重燃现象，即当动静触头合上电弧熄灭，动静触头弹开电弧产生，因此，辐射的电磁波信号会有多个峰值，波形见图4所示；

（2）当操动机构发生卡涩故障：当操动机构发生卡涩问题，机构的运动过程不够顺畅，相比较正常情况下，辐射的电磁波信号的持续时间较长，波形见图5所示；

（3）当动静触头合闸不到位故障：当动静触头合闸不到位故障发生，动静触头由于未能合上，则产生一个持续的电弧，即辐射的电磁波信号一直存在，波形见图6所示；

（4）当三相动静触头合闸同期性不一致：当三相动静触头合闸不同期时，即A、B、C三相动静触头合闸的时间不一致，则动静触头间产生电弧的时间也不一致，因此辐射电磁波信号的起始时间不同，波形见图7所示；

在检测完成后，通过高速示波器对检测的电磁波信号进行保存，以便进行下一步数据分析。

Claims (1)

1.一种基于灭弧电磁波形的高压交流断路器特性检测评价方法，其特征在于以下步骤：

第一步、在高压交流断路器灭弧室（5）的一侧设置射频传感器（1），射频传感器（1）通过信号放大器（2）与高速示波器（3）连接在一起；

第二步、通过射频传感器（1）对高压交流断路器灭弧室（5）周围空间环境进行检测，对周围空间环境外部干扰信号进行记录；

第三步、当高压断路器进行分、合闸操作时，通过射频传感器（1）采集高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号；

第四步、根据采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号，进行高压断路器的故障类型判别，具体步骤如下：

A、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形存在多个山峰，则动、静触头发生了合闸弹跳现象；

B、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形持续时间超过1-1.5秒，则操动机构发生了卡涩现象；

C、若采集到的高压交流断路器断口处的辐射电磁波信号波形为一个持续的电弧波形，即辐射电磁波信号一直存在，则动、静触头发生合闸不到位现象；

D、若采集到的高压交流断路器断口处的三相辐射电磁波信号波形的起始时间不同，则出现了三相动、静触头合闸同期性不一致现象。