基于智能化变电站的断路器在线状态监测系统的研究

摘要

高压断路器是变电站最为重要的一次设备，它肩负着对电网一次设备的控制和保护功能。目前，电力系统中对断路器的检修维护主要采用定期检修方式，但定期检修存在试验周期长，强度大和经济性差等缺点已经无法满足电网对断路器运行可靠性的要求，因此断路器状态检修替代定期检修已经成为电网检修发展的必然趋势。要实现断路器状态检修，必须首先实现对断路器运行状态的实时监测，这样才能根据断路器的运行工况合理地安排检修周期和检修内容。随着智能电网技术的迅猛发展，目前对断路器实现实时状态监测已经不再遥不可及。
　　本文就是对基于智能化变电站的断路器在线状态监测系统的研究，利用智能变电站的现代传感技术、信息技术、计算机技术以及其他相关领域的成果，实现对断路器机械操动机构和电寿命的实时监测。对断路器机械操动机构的状态监测通过对断路器分合闸电流和储能电机电流特征量的采集计算实现，而对断路器电寿命的分析则是通过对断路器一次开断电流的采集并利用累计电磨损算法实现。
　　本文主要涉及的内容包括以下五个方面:
　　一、分析了断路器状态监测系统存在的必要性和目前国际、国内的研究现状。
　　二、通过对断路器运行故障情况的分析寻找断路器的主要故障类型并制定出状态监测的具体内容，研究分析了断路器分合闸电流、储能电机电流、开断电流等特征量的选取以及断路器电寿命的相应算法。
　　三、研究了目前智能变电站的相关技术包括电子式CT、智能断路器、IEC61850规范和IEEE1588精确对时协议对断路器状态监测系统产生的影响。
　　四、以110kV智能变电站何桥变为模版，设计了一套断路器状态监测系统的硬件方案。系统由变电站现场传感器、信息采集单元、数据处理终端和主站数据处理服务器的四个部分组成。
　　五、研究主站数据处理服务器的功能实现，包括特征量的提取、电寿命的计算、告警模块的设计等。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 电力设备状态检修和状态监测的必要性

1．3 电力设备状态监测的发展概况

1．3．1 电力设备状态监测的发展历史

1．3．2 目前电力设备状态监测存在的问题

1．3．3 电力设备状态监测的发展方向

1．3．4 高压断路器状态监测的研究概况

1．4 本文主要工作

第二章 断路器状态监测系统特征量的选取与分析

2．1 断路器故障统计与分析

2．1．1 断路器故障统计

2．1．2 断路器故障特征分析

2．2 断路器在线状态监测特征量的选取

2．2．1 断路器分、合闸时线圈电流

2．2．2 断路器开断电流及电寿命

2．2．3 断路器储能电机电流

2．3 本章小结

第三章 智能变电站相关技术及在断路器状态监测中的应用

3．1 智能变电站概述

3．1．1 智能变电站定义和特征

3．1．2 智能变电站的发展趋势

3．2 智能变电站相关技术在高压断路器状态监测中的应用

3．2．1 电子式电流互感器的应用

3．2．2 合并单元的应用

3．2．3 智能终端的应用

3．2．4 IEEE1588网络对时技术的应用

3．2．5 采样值同步技术的应用

3．2．6 IEC61850规范的应用

3．3 本章小结

第四章 断路器状态监测系统的硬件设计

4．1、110kV智能变电站何桥变工程概况

4．2、断路器状态监测系统设计

4．2．1 功能设计

4．2．2 结构设计

4．3、断路器状态监测系统硬件

4．3．1 现场传感器

4．3．2 信号处理单元

4．3．3 数据处理终端

4．3．4 数据处理服务器

4．4 本章总结

第五章 断路器状态监测主站软件

5．1 软件结构

5．2 特征量计算模块

5．2．1 断路器操作回路分、合闸线圈特征值的确定

5．2．2 断路器储能电机电流特征值的确定

5．2．3 断路器开断电流特征值的确定

5．3 断路器电寿命计算和状态告警模块

5．3．1 断路器电寿命计算

5．3．2 断路器状态告警模块

5．4 断路器数据库模块

5．5 人机交互模块

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献