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高压开关设备在线监测与故障诊断系统 高压开关设备是电力系统中重要的控制和保护设备。高压开关设备中断路器 的任务是根据电网运行的需要，把电力设备或线路投入或退出运行，或者将发生 故障的电力设备或线路从电网快速切除，以保证电网中无故障部分正常运行。一 旦高压开关设备出现故障，就可能造成电力系统的事故，给用户造成经济损失。 到1997 年底我国电力系统中运行的7.2~550kV 电压等级的断路器共229965 台。 1989~ 1997 年高压开关年平均增长率为7.46% 。在所有的开关设备中，12kV 电压 等级的数量最多，约占总数的2/3 。 1990~1999 年全国电力系统配电电压等级开关事故的统计数据见表1-1。各种 类型故障所占的比例由多到少依次为：绝缘 37.3%、机械 （包括拒分、拒合、误 动）33.3%、外力及其它10.6%、开断与关合10.0%、载流8.9%。可见机械和绝缘 是高压开关设备故障的主要原因。 表1 1990~1999 年全国电力系统配电电压等级开关事故的统计数据 事故 开断 外力 百分比 拒分 拒合 绝缘 误动 载流 总计 类型 关合 其它 (%) 6~10kV 200 27 131 370 27 130 131 1016 63.2 35 kV 66 21 11 157 11 9 16 291 18.1 66 kV 1 0 0 3 1 0 5 0.3 110 kV 33 30 14 46 39 1 17 180 11.2 220 kV 31 12 4 23 37 2 7 116 7.2 总计 331 90 160 599 114 143 171 1608 100 百分比 20.6 5.6 10.0 37.3 7.1 8.9 10.6 100 — (%) 目前，针对开关设备故障采取的预防措施是定期检修，但定期检修的效果并 不令人满意。国际大电网会议CIGRE WG13-06 分别在1974-1977 年和1988-1991 年对世界范围内的高压断路器的可靠性进行了两次调查，结果表明：分别只有 6.1%和4.7% 的主要故障、13.7%和25.1% 的次要故障在例行检修中被发现；而同 时有2.8%和8.1%的主要故障、2.6%和4.5% 的次要故障是由于不正确的修理造成 的。事实说明，定期维修对于故障的发现并不很有效，存在着很大的弊病和不足。 而与此同时，现在变电站半数以上的维修费用用于断路器，其中60%用于断路器 的大修。因此如何减少维修费用同时又能够及时有效地发现故障前兆是电力部门 和用户需要解决的问题。 高压开关设备在线监测与故障诊断系统以设备当前的实际工作情况为依据， 通过在线监测与诊断手段，识别故障的早期征兆，对故障部位、故障的严重程度 及发展趋势做出判断，从而确定最佳的维修计划，实现状态维修。采用本系统可 以节省维修费用、延长设备的使用寿命、保证供电的可靠性、降低维修风险。 目前市场上已经出现针对高压开关设备的在线监测装置，如ABB 、西门子、 施奈德等国际知名公司都在其部分开关柜产品上配备了此类装置。国内也有一些 公司推出了此类产品。但总体来说，大都功能单一，集中在不多几项的监测项目 上的较多，且没有故障诊断功能。清华大学电机系电气设备及智能化实验室研制 的高压开关设备在线监测与故障诊断系统，不仅能全面实时的监测高压开关设备 的状态，还能够根据测得的数据进行故障诊断，使用户实时、全面地掌握开关设 备的当前状态以及故障发展趋势。 开关柜