自动重合器故障诊断技术应用研究

自动重合器故障诊断技术应用研究

马超松1 

1.  云南电网有限责任公司西双版纳供电局景洪供电局 

摘要：本文主要研究了一种应用于自动重合器故障检测中的“自动重合器模拟信号注入分析诊断技术”。该系统通过程控高精度电流源模拟线路不同故障电流，并将电流注入到重合器控制器中，可以进行多种测试，能实现自动重合器控制器故障的自动检测，发现重合器控制器的潜在故障，既提高了供电的可靠性又提高了社会和经济效益，为自动重合器的状态检修打下坚实的基础。

关键词：自动重合器，故障检测，故障模拟

Abstract：This paper mainly researches＂analysis and diagnosis technique of recloser＇s simulated injection signal＂，on the basis of which the developed system imitating current of different faults by controlling simulation circuit of high current accuracy．Through the system, different tests can be carried on, making the automatic detection of recloser faults possible and finding potential problems of recloser．It enhances power supply reliability, increases society and economy benefit， and lays a solid foundation for recloser condition maintenance.

Key words：Recloser, Fault Detection，Fault Simulation

0、引言

根据统计，架空线路绝大多数的故障都是“瞬时性”的，如，雷击、鸟害、大风等引起的故障，永久性的故障一般不到10%。配网自动化的一个重要工作就是配电线路自动化。当配电线路出现故障时，要进行快速判断，排除故障区间，保证非故障段的正常运行，减少停电范围。近几年来，自动重合器与分段器在10kv配网线路中的应用非常广泛。这两种设备的组合应用，可以在10kv配网线路出现瞬时故障时，在最短的时间内恢复供电状态；在10kv配网线路出现永久性故障时，对故障段线路进行自动隔离，将停电损失控制到最小，保证其他区域电力系统运行的稳定性。但由于自动重合器的应用越来越多，由于自动重合器异常运行造成的故障也呈现出增长趋势。要想提高10kv配网线路运行的稳定性与可靠性，有必要对自动重合闸控制器的运行状态进行重点监测。

1、国内外技术研究

1.1自动重合器分类

自动重合器主要分为两种类型。首先，是电流型重合器，即反应故障电流跳闸后能够重合的自动重合器，适用于分支线和辐射性线路当中。这种类型的自动重合器既可以对跳闸进行有效的保护，又可以实现一至三次重合闸。利用这种自动重合器在判断线路故障位置的时候，需要从最后一段开始对故障段进行重合故障电流，直至找到故障段具体位置。由于重合故障电流的次数比较多，所以会对电网产生较大的冲击。其次，是电压型重合器，即在线路失压后跳闸，来电后延时后重合闸的自动重合器，适用于辐射性短线路或环网型段线路当中。变电所内的出线断路器要想对故障进行有效的隔离，并恢复正常供电状态，需要进行2次重合。第一次重合的目的是对故障段位置进行判别，即以各分段点开关合闸的数量为依据，对故障段进行确定。之后，在对故障段两侧的开关进行闭锁处理，以达到隔离故障的目的。第二次重合的目的是对故障段的供电状态进行恢复。

1.2传统检测存在的问题

如果自动重合闸的制造工艺较差，或者使用时间较长，出现了一定程度的磨损，那么在后期运行过程中就可能出现性能故障，发生误动作。手动检测是现阶段我国最主要的自动重合器检测方式，需要大量的人力、物力投入，而且无法保证精度和检测可靠性。

1.3国内外研究现状及发展趋势

在自动重合器的状态检测方面，离线定期维修是最主要的方式，主要包含三方面的试验：第一交流耐压试验、第二控制回路绝缘电阻试验、第三绝缘电阻试验等。这种检测方式的应用，有着明显的弊端。首先，检测设备的体积比较庞大，重量比较重，运输不够便捷。并且在使用检测设备的时候，还需要将设备升高，安全隐患较大。其次，在应用这种方式对自动重合器进行检测的时候，需要投入大量的人力和物力，且绝大多数的检测与诊断系统不够完善。

目前，欧美国家在自动重合器控制器的检测分析方面的研究，已经取得了突破性进展。尤其是自动分析仪已经得到广泛的应用，仅需一个简单接口，就可以与不同厂家的各种自动重合器进行有效连接。首先，自动分析仪的应用，使得“即插即用”成为可能，只需要与自动重合器连接，并注入电流信号，就可以进行相关信息的测量，例如TCC曲线、控制顺序等。其次，自动分析仪的应用，还可以全方位的控制电流信号的各种参数，例如波形、时间以及幅度等。再次，自动分析仪的应用，可以对控制器的响应信息进行准确的记录，并将响应时间的精确度控制到微秒。最后，可以对一个完整的测试进行顺序执行和控制，并对文字测试结果进行瞬时显示。

在计算机与人工智能技术不断发展的今天，专家系统、知识工程以及人工神经网络等技术已经广泛应用于诊断领域当中，并使得电力设备的故障诊断智能化水平明显提高。目前，我国针对智能故障诊断的研究，主要集中在以下三方面。首先，集成化智能故障诊断技术研究。其次，网络化智能故障诊断系统研究。最后，适应型智能故障诊断结构研究。

2、自动重合器故障诊断技术

本文提到的自动重合器故障诊断系统，主要是对10kv架空线路中自动重合器是控制器的故障进行诊断。该系统相当于线路的“断路器部分”，与重合器控制器成功连接之后，利用相应的软件，将不同类型的模拟故障电流注入到重合器控制器内部，然后再根据控制器的命令做出相应的动作，例如分闸动作、合闸动作等，将重合器控制器对电流变化的动作响应进行如实的记录，然后详细分析在架空线路出现故障之后，控制器能否按照要求做出正确反应。该系统能够完成多种故障的测试与分析工作，可以提高测重合器控制器故障检测的自动化水平。

图1 自动重合器故障诊断系统结构图

本系统实际的结构如图1所示，自动重合器故障诊断系统利用相应的接口与自动重合器连接在一起，并借助相应的软件，完成相应的检测、测试与控制功能。

自动重合器故障诊断的系统特征

1)高精度电流源

传统恒流源容易受到温度、电源电压等因素的影响，导致精度不高，线性度不好。本系统使用的是高精度电流源。这种电流源在精度、分辨率与性能方面有着突出的优势，可以准确的输出模拟电流。利用相应的软件对电流的各方面参数进行全方位的控制，不仅可以将电流的波形、幅值、时间等信息实时显示出来，还可以保证故障电流模拟的真实性与分析的有效性。实测电流波形如图2所示。

图2 电流波形图                    图3 TCC曲线分析

2)通用接口

由于不同厂家设计的重合器控制装置的通信接口不同，因此，本系统针对重

合器控制器的一般原理设计了通用型接口。只有使用通用性接口，才能够通过“即插即用”的连接方式，进行各种数据信息的便捷传输。

3)数据库建立

重合器的开断时间与开断电流之间，存在着一定的反时限关系。将二者之间的关系绘制成曲线，就是安-秒特性曲线，包含快速TCC和慢速TCC。现阶段，我国自动重合闸控制器的安-秒特性曲线主要包含三种形式：第一种是Cooper标准曲线、第二种是IEEE（US）标准曲线、第三种是IEC标准曲线。本系统使用到的专业分析软件中有一个专门的安-秒特性曲线数据库，储存了170个安-秒特性曲线。同时软件可以显示测量分析得到的自动重合闸控制器的实际安-秒特性曲线，并通过与相应的数据库曲线进行比较，可以得出自动重合闸控制器测试数据的发展趋势，从而发现可能存在的潜在问题，TCC曲线分析如图3所示。

4)测试数据分析

本系统可以自动分析自动重合器的反馈信息，并将分析结果快速的显示出来，方便测试人员得出结论。具体显示图如图4所示。

图4波形分析图                      图5 测试报表

5)专业的分析报告

为了方便数据分析，软件能够生成不同测试结果的分析报告。报告中包含了一般的测试信息及能够说明重合器控制器性能的所有信息，如：复位时间、合闸、分闸控制、TCC曲线分析、动作顺序分析、重合次数计算、重合间隔计算、最小分闸电流启动等信息，测试报表格式如图5所示。

3、总结

自动重合器故障诊断技术的应用，可以对自动重合器的各种异常运行情况进行有效的检查与分析。自动重合器故障诊断技术代表着我国针对自动重合器的检修已经由传统的“计划检修”升级到了“状态检修”层面，具有广阔的经济效益和发展前景。本技术的成功应用与推广能够弥补传统试验及现有配置的不足，可以全方位的对重合器控制器进行分析、诊断和检修，并减少配网输电线路故障的发生几率。但对于该技术的应用研究还处于初期阶段，很多使用中的问题还有待进一步解决。

参考文献

【1】程福雁，李斌，李永伟，李玮.一种新型自动重合控制器的研究.河北科技大学学报，2002（2）；

【2】郭玉，赵顺平.一种交流恒流源电路的设计.电子技术.

马超松（1992年1月），男，西双版纳景洪供电局，从事配网管理工作，现任西双版纳景洪局生产技术部副经理。