高压开关柜的在线监测与故障诊断技术(2021新版)

高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一，用于控制和保护电力系统中的电器设备。

其在线监测与故障诊断技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行和故障快速处理具有重要意义。

本文将从高压开关柜的在线监测技术和故障诊断技术两个方面展开论述。

高压开关柜的在线监测技术是指通过传感器和数据采集装置将开关柜的运行状态参数进行实时监测，并通过远程通信技术传输到监控中心，进行实时分析和监控。

其主要包括以下几个方面的内容：第一，温度监测。

高压开关柜中的电器设备在运行时会产生一定的热量，如果温度过高可能导致设备失效或发生故障。

因此，通过设置温度传感器对高压开关柜的关键部位进行温度监测，可以及时发现异常情况并进行预警。

第二，电流监测。

高压开关柜中的电流是电力系统正常运行的基本依据，通过安装电流传感器对高压开关柜中电流进行实时监测，可以掌握设备的运行状态，提前预防设备过载或短路等故障的发生。

第三，压力监测。

高压开关柜中的气体压力是其正常运行的重要参数，通过安装压力传感器对高压开关柜中的气体压力进行监测，可以及时发现气体泄漏或压力异常，防止设备损坏或发生爆炸等事故。

第四，湿度监测。

高压开关柜中的湿度会影响设备的绝缘性能和运行稳定性，通过安装湿度传感器对高压开关柜中的湿度进行监测，可以及时发现湿度过高或过低的情况，采取相应的措施保障设备的正常运行。

高压开关柜的故障诊断技术是指通过监测和分析高压开关柜运行时产生的信号，判断设备是否存在故障，并通过相应的算法和方法对故障进行诊断和定位。

其主要包括以下几个方面的内容：第一，振动分析。

高压开关柜在运行时会产生一定的振动信号，通过对振动信号进行分析，可以判断设备是否存在运行不稳定、松动或其他故障。

第二，红外热像技术。

通过红外热像仪对高压开关柜的外观进行拍摄，可以观察设备局部温度分布情况，通过温度异常点的识别和定位，判断设备是否存在故障。

第三，气体分析。

高压开关柜在运行时会产生一定的气体，通过对开关柜内气体的成分和浓度进行分析，可以判断设备是否存在绝缘失效、短路故障等情况。

电气设备在线监测与故障诊断技术综述周远超摘㊀要:随着经济的发展ꎬ国内电量需求日益加大ꎬ电网超负荷运转ꎬ再加上电网设备自身存在一些故障ꎬ导致国内电网大面积停电的事故时有发生ꎮ文章在阐述电气设备状态监测及诊断相关概念的基础上ꎬ分析电气设备状态监测与故障诊断系统的组成及相应功能ꎬ总结并提出了目前常用的在线监测与故障诊断技术存在的问题及解决办法ꎮ关键词:电气设备ꎻ在线监测ꎻ故障诊断一㊁电气设备在线监测与故障诊断的定义与实现(一)电气设备在线监测与故障诊断的定义１.在线监测在线监测是在电气设备正常运行的前提下ꎬ利用传感技术㊁计算机技术和光电技术对电气设备状态进行连续㊁自动的监测方法ꎮ为防止产品质量问题对电气设备运行可靠性造成不利影响ꎬ采用在线监测技术ꎬ对电气设备的运行状态进行实时监测ꎬ及时发现隐患ꎮ２.故障诊断故障诊断主要是对电气设备的在线实时监测数据进行比较分析ꎬ给出设备的故障点㊁故障类型和故障发展趋势ꎬ提出有效的维修策略ꎬ以保证设备安全稳定运行ꎬ减少电气设备故障造成的不利影响ꎮ(二)电气设备在线监测与故障诊断的实现一般来说ꎬ电气设备的在线监测和故障诊断过程可分为运行信号检测㊁信号特征提取㊁运行状态识别和故障诊断结果ꎮ运行信号检测:根据对电气设备的监测和监测目的ꎬ选择相应的不同传感器ꎬ对电气设备的运行信号进行监测ꎬ将模拟信号同声传译为数字信号ꎮ信号特征提取:保留或增加信号中有用的部分ꎬ提取一些与电气设备故障有关的信号ꎬ便于后续故障诊断ꎮ二㊁制约电气设备状态在线监测与故障诊断技术的问题根据以往的经验ꎬ从停电后电气设备的诊断和维护过渡到电气设备的诊断和评估ꎬ确定电气设备的剩余寿命ꎬ并提供维修计划ꎬ是一项重大的技术变革ꎮ它需要大量的技术支持ꎮ根据我国国情ꎬ引进先进技术ꎬ开展长期的实践工作和经验ꎬ总结了防治的技术流程ꎮ电气设备的在线监测与故障诊断技术是实现无停电检修的基本和必要条件ꎮ因此ꎬ要发展电气设备在线监测与故障诊断技术ꎬ必须解决运行中存在的问题ꎮ(一)在线监测设备稳定性在线监测设备的稳定性是电气设备在线监测与故障诊断技术广泛应用的基础和必要条件ꎮ电气设备监测元件老化㊁电气设备状态在线监测和故障诊断设备中使用的元器件种类繁多ꎬ而电子元器件在恶劣的环境条件下ꎬ经受住电网电压㊁短路等正常故障的考验ꎬ很容易损坏ꎮ对于温度变化范围大㊁工作环境恶劣的电器元件ꎬ也要求其工作温度和稳定性要求较高ꎮ但是ꎬ如果后台工控机的质量不能得到保证ꎬ很容易受到负载的冲击ꎬ导致主板㊁控制器等元器件损坏ꎬ导致频繁的死机ꎮ监测电气设备的电磁兼容性和防止电磁干扰一直是阻碍电气设备在线监测与故障诊断技术发展的重要原因ꎮ制造商一直在不断地研究和探索这个问题ꎮ从现有技术来看ꎬ在线监测主要是软硬件结合ꎬ软件是电气设备在线监测的主导因素ꎬ但在强电磁场干扰下ꎬ监测信号的提取非常困难ꎮ虽然已经取得了一流的进展ꎬ但在实际运行过程中ꎬ不同变电站的干扰是不同的ꎬ需要具体分析才能得到在线监测结果ꎮ因此ꎬ有必要在积累大量经验的基础上ꎬ根据不同的工作环境定制相应的设备标准ꎮ电气设备的现场维护监测ꎬ由于电气设备的在线监测设备长期工作在复杂的环境中ꎬ受多种因素的影响ꎮ电子元器件的老化速度和灵敏度下降很快ꎬ导致采集的数据存在一定的误差ꎬ需要定期更换和维修ꎮ这就要求生产厂家对电气设备进行在线监测ꎬ给出准确的设备维护和更换时间ꎮ电力监控不仅可以对这些设备进行归档ꎬ建立信息ꎬ以便及时更换和维护以及相应的维修队伍ꎬ并增设专职岗位负责ꎮ(二)实行电气设备状态在线监测与故障诊断系统标准化电气设备在线监测与故障诊断技术尚处于起步阶段ꎮ相关软件和技术还不成熟ꎬ软件有待开发和完善ꎮ而且ꎬ互相交流是不现实的ꎮ电气设备在线监测与故障诊断技术的标准化在短期内是不可能建立的ꎮ为了发展电气设备在线监测和故障诊断技术ꎬ必须建立标准的产品模型和信息管理系统ꎬ采用标准的现场总线技术和数据管理系统ꎬ相互借鉴ꎬ统一标准ꎬ使设备的任何一部分都可以由不同的厂家更换ꎬ不同厂家的不同产品具有一定的可开发性㊁互换性和可扩展性ꎬ减少维修的制约性和依赖性ꎬ降低维修成本和人员ꎬ以便用户及时维修和维护电气监控设备ꎮ(三)电气设备剩余寿命的精确预测电气设备在线监测与故障诊断技术的最大优点是根据大量的数据和实证分析来判断电气设备在正常情况下的使用寿命ꎮ在电气设备正常运行的情况下ꎬ故障主要分为初次安装调试一年左右暴露的故障ꎬ在稳定期为５~１０年期间ꎬ定期检查主要是为了延长电气监控设备的使用寿命ꎻ在劣化期从１０年开始到２０年ꎬ根据实际情况逐步增加定期检查的频率ꎬ根据大量监测数据判断电气设备的剩余寿命ꎻ主要采用２０年以上的风险期ꎬ要持续监测ꎬ准确预测剩余寿命ꎬ制订更换和维护计划ꎮ三㊁结束语随着电力设备状态检修策略的全面推广和智能电网的加速发展ꎬ状态监测与故障诊断技术将得到广泛应用ꎮ电气设备状态监测系统和诊断结果的准确性将直接影响状态检修策略的有效实施ꎮ因此ꎬ电力系统状态监测应与前沿技术成果紧密结合ꎬ创新开发智能化㊁系统化的信息诊断专家应用系统ꎬ提高电气设备运行的可靠性ꎬ优化设备状态检修策略ꎮ参考文献:[１]钟连宏ꎬ梁异先.智能变电站技术应用[Ｍ].北京:北京出版社ꎬ２０１９.[２]王波ꎬ陆承宇.数字化变电站继电保护的ＧＯＯＳＥ网络方案[Ｊ].电力系统自动化ꎬ２０１９(３７).作者简介:周远超ꎬ男ꎬ山东省青岛市ꎬ研究方向:电气方向ꎮ２２２。

哇螟麟鲤（通用部分）版本号.•川版编号：中国南器鬻黑任公司本技术规范书对应的专用部分目录目录1 总则 (1)2 工作范围 (1)2.1 工程概况 (1)2.2 范围和界限 (I)2.3 技术文件 (2)3 应遵循的主®S准 (2)4 使用条件 (3)4.1正常工作条件 (3)4.2特殊工作条件 (4)5 技术要求 (4)5.1接入安全性要求 (4)5.2装置要求 (4)5.3性能要求 (5)5.4通信功能 (5)5.5绝缘性能 (5)5.6电磁兼容性能 (7)5.7环境适应性能 (7)5.8机械性能 (8)5.9外壳防护性能 (8)5.10连续通电 (8)5. 11可靠性 (9)6. 12装置寿命 (9)7. 13结构和外观 (9)6 试验项目及要求 (9)6.1 1试验环境 (9)6.2 通用技术条件试验.......................................................... IO6.3 测量有效性试验............................................................ IO6.4 接入安全性检查............................................................ IO6.5 通信及一致性试验.......................................................... IO6.6 绝缘性能试验 (I1)6.7 电磁兼容性能试验 (I1)6.8 环境适应性能试验 (13)6.9 机械性能试验 (14)6.10 10外壳防护性能试验 (15)6.11 11连续通电试验 (15)6.12 12结构和外观检查 (15)7 检验规则 (15)7.1 1型式试验（委托试验） (16)7.2 出厂试验 (17)7.3 送样检测试验 (17)7.4 交接试验 (17)7.5 运行中试验 (17)8 技术联络、技术培训及售后服务 (17)1.1 1技术联络 (17)1.2 技术培训 (18)1.3 3售后月艮务 (18)9标志、包装、运输、贮存 (18)1.4 1标志 (18)9.2 包装 (19)9.3 运输 (19)9.4 贮存 (19)1总则1.1本技术规范书适用于中国南方电网公司采购的高压开关柜温度在线监测装置，它提出了该类装置的功能设计、结构、性能、软、硬件、安装和试验等方面的技术要求。

开关柜综合在线监测处理方案在电力系统中，开关柜具有重要的作用，用于分配、保护和控制电力设备。

为了确保开关柜的正常运行，对其进行综合在线监测处理是非常必要的。

本文将介绍一种开关柜综合在线监测处理方案。

一、方案介绍本方案主要包括开关柜在线参数监测、远程监测、故障诊断和预警、数据分析和处理等功能。

通过监测开关柜的各项参数，并对异常数据进行分析和处理，可以及时发现潜在的故障风险，预测设备寿命，提高设备的可靠性和安全性。

二、开关柜在线参数监测开关柜在线参数监测是方案的核心部分，主要监测开关柜的温度、湿度、压力、电流、电压等参数。

可使用传感器和检测仪器进行监测，并将数据传输至监测控制中心。

1.温度监测：通过在开关柜内部安装温度传感器，实时监测开关柜的温度变化情况。

当温度超出预设范围时，系统将发出警报，并通过远程监测告警平台发送信息。

2.湿度监测：开关柜内湿度过高可能导致绝缘失效、设备损坏等问题，因此需要监测开关柜的湿度。

湿度传感器可安装在开关柜内，实时监测湿度变化，并在湿度超过阈值时发出警报。

3.压力监测：对于一些特殊环境中的开关柜，如高海拔、高温、多尘等环境，需要进行压力监测。

压力传感器可安装在开关柜内，监测开关柜内部的压力变化情况。

4.电流和电压监测：通过在开关柜内铺设电流和电压传感器，实时监测电流和电压的波动情况。

对于电流和电压异常的情况，系统将自动进行检测和识别，并及时发出报警。

三、远程监测通过将开关柜在线监测的数据传输至远程监测平台，可以实现对开关柜的远程监控。

操作人员可以通过云端平台，随时随地对开关柜的运行情况进行监测，及时发现并处理异常情况。

四、故障诊断和预警在远程监测平台上，可以使用故障诊断算法对开关柜的数据进行分析，并及时发出预警。

通过对历史数据进行分析，可以预测设备的寿命和故障风险，以便提前采取措施进行维修或替换。

五、数据分析和处理通过对开关柜在线监测数据进行分析和处理，可以提取有价值的信息，并进行数据挖掘。

高压开关柜的在线监测和故障诊断论文摘要介绍了高压开关柜的故障表现及其原因指出了在线监测的对象和方法，分析了开关柜的特性及其与故障的关系，并介绍了几种故障诊断方法。

关键词高压开关柜在线监测故障诊断1．前言高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。

由于各种原因,引起开关柜运而引发电力系统出现故障,因此对开关柜的运行状态进行在线监测,及时发现故障隐患对累积性故障做出预测,对于保证开关柜的正常运行,减少维修次数,提高电力系统的运行可靠性和自动化程度都有重要意义。

高压开关柜分户外式和户内式两种,10kV及以下多采用户内式。

根据一次线路方案的不同,可分为进出线开关柜、联络油开关柜、母线分段柜等。

10kV进出线开关柜内多安装少油断路或真空断路器,断路器所配的操动机构多为弹簧操动机构或电磁操动机构,也有配手动操动机构或永磁操动机构的。

不同的开关柜在结构上有较大差别,这将影响到传感器的选择和安装。

2．高压开关柜的故障表现及其原因分析通过对近10年来全国高压开关设备运行情况的调查和数据统计,可以知道高压开关柜的故障主要有以下几类:(1)拒动、误动故障这种故障是高压开关柜最主要的故障,其原因可分为两类。

一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成,具体表现为机构卡涩,部件变形、位移或损坏,分合闸铁心松动、卡涩,轴销松断,脱扣失灵。

另一类是因电气控制和辅助回路造成,表现为二次接线接触不良,端子松动,接线错误,分合闸线圈因机构卡涩或转换开关不良而烧损,辅助开关切换不灵,以及操作电源、合闸接触器、微动开关等故障。

(2)开断与关合故障这类故障是由断路器本体造成的,对少油断路器而言,主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。

对于真空断路器而言,表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。

(3)绝缘故障表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿,相间绝缘闪络击穿,雷电过电压闪络击穿,瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸,提升杆闪络,CT闪络、击穿、爆炸,瓷瓶断裂等。

10kV开关柜柜内状态监测及断路器机械特性在线监测技术研究发布时间：2023-01-06T03:16:29.642Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：蔡宏吴淳天姚智明吴泽宇刘宇嘉文锦荣[导读] 10kV开关柜是变电站连接配电网和用户的直接设备，具有结构紧密、集成度高、占地面积小等特点，在各地区变电站得到了广泛的应用。

广东电网有限责任公司汕头供电局广东汕头 515000摘要：10kV开关柜是变电站连接配电网和用户的直接设备，具有结构紧密、集成度高、占地面积小等特点，在各地区变电站得到了广泛的应用。

10kV开关柜的正常运行，是电网企业提升供电可靠性的重要保障，直接关系着客户的用电体验。

目前，变电站运行人员对开关柜的巡视仍然需要定期到高压室现场开展，巡视方式不够简便，对异常状况的感知也不够迅速、实时，这导致运行人员难以及时发现设备异常，给电力系统的稳定运行埋下了安全隐患。

为综合解决上述问题，消除由于无法及时有效的观测到开关柜柜内环境及设备状态而带来的作业风险以及设备风险，本论文将以物联网、智能算法等技术为手段，创新性地提出将开关柜柜内状态监测及断路器机械特性在线监测技术应用于开关柜设备，方便运行人员对于开关柜的日常维护巡视及检修人员的消缺作业，同时提高开关柜安全运行可靠性。

关键词：开关柜状态监测；异物监测；断路器机械特性引言10kV高压开关柜的功能是连接或断开电力线路，是影响电网安全稳定运行关键的一环。

在日常运行维护过程中，除了配备更为专业的检修技术人员，更重要的是做到对设备的实时状态监测[1]。

目前，传统运行传统巡视方式难以及时发现设备异常，给电力系统的稳定运行埋下了安全隐患。

为综合解决上述问题，消除由于无法及时有效的观测到开关柜柜内环境及设备状态而带来的作业风险以及设备风险，本项目将以物联网、智能算法等技术为手段，创新性地提出将开关柜柜内状态监测及断路器机械特性在线监测技术应用于开关柜设备，方便运行人员对于开关柜的日常维护巡视及检修人员的消缺作业，同时提高开关柜安全运行可靠性。

高压开关柜常见故障和检修维护工作研究发布时间：2021-06-24T16:24:24.847Z 来源：《中国电业》2021年6期作者：王元、梅芸[导读] 我国经济在经过不断发展后，各个生活领域不断加大了对能源的需求王元、梅芸云南电网有限责任公司文山供电局云南文山 663099摘要：我国经济在经过不断发展后，各个生活领域不断加大了对能源的需求，电力网络在经过我国的长期优化改进后，高压开关柜逐渐得到了更加广泛的应用，相比现有的线路来说，高压配电线路具有了更高质量的设备和更加高效的运行方式，电力供电系统的作用近期在我国得到了不断的凸显，不断的加大了电源系统在我国的重要地位，然而，在对高压开关柜进行日常操作和维护的过程中，通常会带来各种安全隐患，除了电源在正常操作期间会出现中断之外，一旦有短路故障发生，就会导致安全事故的产生，进而给人们的生命和财产带来极大的威胁。

因此，本文对常见的高压开关柜故障进行了探讨，提出了相应的检修策略和维护措施，以供参考。

关键词：高压开关柜；常见故障；检修维护工作一、高压开关柜常见故障（一）绝缘等级低如下因素会导致绝缘等级无法得到提升：（1）空气距离爬距的数值与要求不符，缺乏充足的距离是损坏开关柜的重要因素之一。

（2）不良的接点接触或缺乏充足的容量会导致柜内发热。

（3）无法保证生产环节的质量，在装配期间，会从抗压能力方面对高压开关柜造成一定的影响。

（4）环境偶尔会对开关设备造成影响，进而导致部分绝缘配件无法保持原有的绝缘等级。

绝缘物表面有可能存在杂物或水分。

其表面受污或受潮并不会给绝缘材料带来过大的影响。

此外，绝缘柱缺乏充足的爬电距离，无法在潮湿和肮脏的环境下工作。

在环境不变的情况下，爬电距离与破坏现象成反比关系。

（5）高压开关柜在暴雨等恶劣天气下，有可能发生放电事故[1]。

（二）缺乏良好的防爆能力和防护等级（1）泄压通道并没有设置于高压开关柜上，母线电压通过该泄压通道能够实现对通道和电缆的控制。

高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。

现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求。

同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。

它对于保证开关柜的正常运行，减少维修次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有重要意义。

高压开关柜分户内式和户外式两种，10kV及以下多采用户内式，根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络开关柜、母线分段柜等。

10kV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。

不同的开关柜在结构上有很大的差别，这将影响到传感器的安装和选择。

1.高压开关柜的故障表现及其原因调查统计表明，高压开关柜的故障主要有以下几类：（1）拒动、误动故障：这种故障是高压开关柜最主要的故障，其原因可分为两类：一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成；另一类是因电气控制和辅助回路造成。

（2）开断与关合故障：这类故障是由断路器本体造成的，对少油断路器而言，主要表现为喷油短路、灭弧室烧损、开断能力不足、关合时爆炸等。

对于真空断路器而言，表现为灭弧室及波纹管漏气、真空度降低、切电容器组重燃、陶瓷管破裂等。

（3）绝缘故障：表现为外绝缘对地闪络击穿,内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，ＣＴ闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。

（4）载流故障：7.2～12ｋＶ电压等级发生载流故障主要原因是开关柜隔离插头接触不良导致触头烧融。

（5）外力及其他故障：包括异物撞击，自然灾害，小动物短路等。

2.高压开关柜的监测与诊断方法针对高压开关柜的不同故障类型，相应有不同的故障检测方法：（1）机械特性在线检测，其监测的内容有：合、分闸线圈回路，合、分闸线圈电流、电压，断路器动触头行程，断路器触头速度，合闸弹簧状态，断路器动作过程中的机械振动，断路器操作次数统计等。