高壓斷路器指的是額定電壓3kv以上的斷路器，其具有良好的滅弧結(jié)構(gòu)和斷流能力，能夠根據(jù)需要控制電路的通斷以及根據(jù)電氣設(shè)備的負(fù)載電流情況使電氣設(shè)備投入或退出運(yùn)行，此外，高壓斷路器還能夠同繼電保護(hù)裝置一同工作，切斷電網(wǎng)系統(tǒng)中的故障部分，防止電力事故進(jìn)一步擴(kuò)散。高壓斷路器可以根據(jù)滅弧介質(zhì)和方法分為油斷路器、sf6斷路器、10kv真空斷路器、壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器。其中油斷路器在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛，sf6斷路器主要應(yīng)用在超高壓電力系統(tǒng)中，10kv真空斷路器的額定電壓為12kv，具有重量輕、體積小、安全的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用在操作頻繁的場(chǎng)所，壓縮空氣斷路器具有滅弧能力強(qiáng)、速度快的優(yōu)點(diǎn)。目前，為了減少高壓斷路器的故障，滅弧的方式多為無油或少油，未來隨著科技的發(fā)展，10kv真空斷路器將得到進(jìn)一步完善，在高電壓電力系統(tǒng)運(yùn)營中發(fā)揮更大的作用。
1、高壓斷路器故障診斷方法
高壓斷路器故障的診斷方法主要有三種：
1.1基于解析模型的方法該方法實(shí)施的前提是要構(gòu)建適合該系統(tǒng)的殘差模型，借助模型獲得殘差，并根據(jù)準(zhǔn)則對(duì)這些殘差進(jìn)行分析，從而對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行識(shí)別和確認(rèn)。但是由于診斷對(duì)象多為大型的電力系統(tǒng)，而模型的建立往往存在一定的誤差，因此該方法并不適用于非線性系統(tǒng)。
1.2基于知識(shí)的方法該方法不需要精確的模型，是一種基于建模處理和信號(hào)處理的高級(jí)診斷形式，根據(jù)方法細(xì)節(jié)的區(qū)別，可以將該方法分為基于癥狀的診斷方法和基于定性模型的診斷方法，克服了傳統(tǒng)方法在大型電力系統(tǒng)故障診斷中的弊端，但是依然存在部分缺陷。
1.3基于信號(hào)處理的方法該方法利用數(shù)值計(jì)算，將傳感器采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果分析故障類型，是目前較為常用的故障診斷方法。
2、在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的過程
在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)分為信號(hào)變送、數(shù)據(jù)采集、處理和診斷三個(gè)子系統(tǒng)。首先，信號(hào)變送系統(tǒng)中包含電氣設(shè)備和傳感器，傳感器的主要作用是采集物理信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為后續(xù)系統(tǒng)可以識(shí)別的電信號(hào)；其次，數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)包括信號(hào)預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，能夠?qū)鞲衅鬏斔偷碾娦盘?hào)進(jìn)行放大、濾波、隔離等處理，以利于信號(hào)采集模塊對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；最后，經(jīng)過測(cè)量的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)傳送模塊傳遞到主控制室進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理與判斷，做平滑處理提高信噪比，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)判斷設(shè)備故障發(fā)生的位置。
3、高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)
3.1分合閘線圈結(jié)構(gòu)的主要工作原理如下：當(dāng)電路接通后，電磁鐵內(nèi)產(chǎn)生磁通，鐵芯在磁力作用下發(fā)生位置變化，接通操作回路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓斷路器的間接操作。分合閘線圈的特殊結(jié)構(gòu)決定了電流波形隱藏著豐富的信息，通過對(duì)波形的監(jiān)測(cè)和分析能夠判斷分合閘電路的狀態(tài)，從而對(duì)整個(gè)高壓斷路器的性能進(jìn)行預(yù)判。例如，根據(jù)鐵芯的行程以及鐵芯是否卡澀能夠判斷高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而判斷故障發(fā)生的原因。
3.2儲(chǔ)能電機(jī)電流信號(hào)高壓斷路器中彈簧操作機(jī)構(gòu)最核心的部件是儲(chǔ)能彈簧，對(duì)高壓斷路器故障的診斷需要獲取儲(chǔ)能彈簧內(nèi)部的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，但是很顯然直接進(jìn)行測(cè)量力的大小是不切實(shí)際的，因此需要通過分析儲(chǔ)能電機(jī)的電流波形來檢測(cè)推算儲(chǔ)能彈簧的狀態(tài)是否正常。
3.3溫度信號(hào)在電力系統(tǒng)中，溫度信號(hào)對(duì)故障的判斷和檢測(cè)而言更具直觀性。電流經(jīng)過導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱量導(dǎo)致局部溫度升高，溫度升高的后果是電路連接處氧化加劇，使得接觸電阻進(jìn)一步加大，溫度持續(xù)升高，可能帶來絕緣件損壞或擊穿的事故，因此需要對(duì)高壓斷路器內(nèi)部的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取措施降低溫度，保證斷路器穩(wěn)定工作。
4、高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
一套完整的在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)需要包含傳感器、信號(hào)調(diào)理及采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理四個(gè)單元，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，需要根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇合適的組件。首先，傳感器包括溫度傳感器和電流傳感器，溫度傳感器主要選用鉑電阻，能夠在中低溫區(qū)使用，在電流傳感器的選擇方面，需要測(cè)量開斷電流時(shí)選擇基于霍爾效應(yīng)原理的開環(huán)測(cè)量模塊，需要測(cè)量分合閘線圈電流時(shí)選擇基于霍爾閉環(huán)原理的測(cè)量模塊。數(shù)據(jù)傳輸單元采用gprs無線傳輸模塊向上機(jī)位傳送數(shù)據(jù)，傳輸結(jié)構(gòu)可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，當(dāng)系統(tǒng)中包含多臺(tái)高壓斷路器時(shí)，也可以采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。信號(hào)調(diào)理及采集單元中主要采用plc遠(yuǎn)程采集方法，plc具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的精度，能夠在高壓斷路器附近工作，此外，還可以采用nim系列基于pci總線的采集卡，相比于plc采集，能夠大大提高數(shù)據(jù)的采集、傳輸效率。數(shù)據(jù)處理單元主要完成對(duì)采集得到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，從中提取有用的信息作出高壓斷路器故障的診斷，同時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元中往往還包含故障數(shù)據(jù)庫，為今后數(shù)據(jù)的識(shí)別和專家系統(tǒng)的建立提供幫助。
高壓斷路器故障往往會(huì)導(dǎo)致泄漏故障、部件損壞、大面積停電等事故，因此建立實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)對(duì)于提高供電的可靠性具有十分重要的意義。目前常用的系統(tǒng)主要通過對(duì)電氣參數(shù)的采集和處理來判斷高壓斷路器的工作狀態(tài)，盡管已經(jīng)能夠投入到實(shí)際應(yīng)用中，但是依然存在些許不足需要做進(jìn)一步的完善。