牵引变电所高压断路器机械状态诊断的探索与实践

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1、牵引变电所高压断路器机械状态诊断的探索与实践［摘要］本文提出了基于信号波形特征值反映牵引变电所断路器各部件机械特性的思路，介绍了根据该思路研制的断路器机械状态诊断辅助系统，阐述了系统原理和系统构成。运行结果表明，本系统中的特征值分析能有效反映高压断路器操作机构及储能电机的运行状态。［关键词］牵引变电所高压断路器在线监测［作者简介］周莉，女，柳州运输职业技术学院机电工程系副教授，硕士。广西柳州，545007引言电气化铁道是rti电力机车和牵引供电装置组成的，牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。高压断路器是牵引

2、变电所内最为重要的电气设备2—，其工作最为繁重，地位最为关键，其结构最为复杂。它必须依靠本身所具有的灭弧能力，不但要能带负荷切断各种电气设备和牵引网线路，更需要与保护装置配合，快速、可靠地切断各种短路故障。可见，高圧断路器动作的可靠性对于电气化铁道的安全运行十分重要。人量统计数据表明，高压断路器，尤其是国产断路器，其机械稳定性方面述存在着一些问题，山于H前国内对电气化铁路牵引变电站断路器机械状态监测方而的基础工作开展较少"⑵，从而导致对其机械状态的分析和判断有较大的困难。目前，电气化铁道输变电设备状态检修工作止在逐步展开⑶，断路器的检修工作正在走向状态检修和状态维护，如何正确判断其状

3、态特别是断路器本身的性能状态，将决定我们的检修策略正确性和有效性。断路器机械状态的变化主要通过分、合闸线圈电流波形以及断路器动作时的时间-位移曲线來反映，断路器每个部位特性的变化会在信号波形中对应的部分产生相关的变化。因此对波形进行分段，利用一定的数学方法产生相关的特征值，并用这种特征值来描述断路器某个部位的特性，是一种能有效反映断路器机械特性的方法。大量的实验表明，在断路器某一部位特性发生变化时，本系统屮相关的特征值会跟随发生变化。诊断算法则基于各种特征值进行进一步的分析，为检修人员提供相关的检修意见。本文将介绍基于电气化铁道高压断路器的机械状态诊断辅助系统的探索与实践。电气化铁路

4、断路器机械状态诊断辅助系统主要收集牵引变电站断路器的各种机械特性参数，通过断路器动作记录单元(LC)和开关测试仪收集断路器在线动作和检修试验的数据信息，同时从牛产管理MIS系统中收集断路器的基本数据，利用计算机辅助诊断系统対牵引变电站断路器机械状态进行综合分析，为断路器的状态检修提供辅助决策依据。系统的主要功能有数据管理、数据分析和综合诊断三个方而。系统通过对断路器典型的时问-位移曲线、速度-位移曲线、辅助接点动作曲线、分合闸线圈电流曲线、电机电流曲线和刚分合时间、刚分合速度、最大速度等参数进行重点分析，从而生成能有效反映断路器触头运动特性、分合闸控制回路、储能电机状态、触头寿命等方

5、面的特征值参数，诊断算法通过对特征值参数的综合分析生成对最近的断路器状态的评估报告，为检修人员提示断路器的潜在问题及可能原因分析。系统的主要特点是集成化和积木式设计。系统冇效地将冇关断路器的各种数据集成于一个软件系统，使得检修人员可以利用现有的数据対断路器进行系统的分析，对断路器机械状态有一个全面的认识，并对其町能变化趋势进行把握和预测。系统用于反映断路器机械状态的特征值算法和诊断算法均为积木方式，可以任意的添加、删除和修改，随着检修人员对断路器各种特性认识的提高，对各种特征值算法或诊断算法可能的改变在木系统屮可以轻易的实现。二、系统原理（一）系统原理框图RS232豔综合测OR485

6、=>RS232图1系统原理框图（二）系统设计思路本系统的主要1=1标是对牵引变电所高压断路器机械状态进行综合分析。为了有效反映断路器的机械状态，针对断路器运行、检修的特点，系统设计了两个主要的数据来源：在线动作数据和检修试验数据。断路器动作记录单元（LC）收集在线动作数据，开关测试仪收集检修试验数据，两者均配有独立的数据分析管理软件。诊断系统软件对所有数据进行处理和管理，牛成反映断路器状态的各种特征值，针对特征值产生相关的诊断算法。软件支持从指定的数据源屮导入数据，并自动转换为系统数据库中的记录数据，从而对不同的数据源进行统一的竹理，形成基于站名-设备名-数据源-动作记录的数据管理结

7、构。本项目的数据主要是断路器动作的各种波形。断路器某一部位的机械特性与波形对应段的特征有着密切关系。针対牵引变电所断路器的特点，诊断系统软件采用了多种算法对数据波形进行分段描述，生成相应的特征值。通过断路器生产厂的大量止常和故障动作波形,获得相关特征值的标准值、上限和下限。在此基础上，建立特征值与断路器隐患部位的关系,从而建立对应的诊断算法。诊断系统软件中特征值算法和诊断算法需要灵活性设计。随着对断路器各种特性认识的提高，随着诊断系统软件使用时间的增加，一