变电站高压电气设备在线监测方法及系统
专利汇可以提供变电站高压电气设备在线监测方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且变电站高压电气设备在线监测方法及系统，适用于变电站容性设备及避雷器的绝缘状态、 断路器 的电寿命及机械状态等的在线监测，按分层分布式系统设计，其基本 框架 为第一层 传感器 单元、第二层在线监测终端、第三层站方监测站及第四层局方监测主站四层体系积木式结构具有可扩充性，由于采用本 发明 ，将变电站多种设备的在线监测统一于一个大的系统之中，现场在线监测终端按照设备的分布情况进行分布式就近安装，实现了统一的通信协议，避免了在线监测的信息 孤岛 现象，所需投资较少日常运行维护工作量较小。，下面是变电站高压电气设备在线监测方法及系统专利的具体信息内容。
1、一种变电站高压电气设备在线监测方法，按分层分布式系统设计，其基本框架为第一 层传感器单元、第二层在线监测终端、第三层站方监测站及第四层局方监测主站四层体系积 木式结构具有可扩充性，其特征在于：包括以下步骤：
1)由第一层若干传感器单元完成对变电站若干高压电气设备在线采集信号的变换功能； 电压信号由母线经电压传感器取得，电流信号，对于避雷器由装在避雷器接地线上的穿芯式 传感器取得；对于容性绝缘设备由装在该设备末屏接地线上的穿芯式传感器取得，对于断路 器，由安装在端子箱内的穿芯式传感器取得；
2)由第二层在线监测终端进行信号调理、模数转换，采用LonWorks现场总线进行数字 信号传输，上传波形数据、接受下传同步测量控制命令；
3)由第三层站方监测站上完成对所管辖的在线监测终端的同步测量控制、通信管理、数 据处理、分析诊断，并将有关数据上传局方监测主站，其中：同步测量控制，即根据系统的 频率波动，实时提供整周期采样需要的脉冲信号，并将此信号驱动现场所有在线监测终端实 现同步采样；
4)由第四层局方监测主站完成数据的存储、查询、分析诊断、维护以及与其他系统接 口的功能，第三层站方监测站与第四层局方监测主站之间采用基于TCP/IP协议的网络通信方 式。
2、如权利要求1所述的一种变电站高压电气设备在线监测方法，其特征在于：由第三层 站方监测站上完成的数据处理，即采用傅立叶分析信号重建法，根据采样数据重建电压电流 的正弦波模型，再由波形计算幅值和相位；对于电容型设备，由在线监测终端测出设备末屏 电流的幅度和相位及系统电压的幅度和相位，通过这两信号幅值可计算出设备的电容量，通 过电容性设备的泄漏电流和系统电压的相位差，可得出该电容性设备的介损角及介损角的正 切值；对于金属氧化物避雷器，由在线监测终端测出泄漏电流的幅度和相位及系统电压的幅 度和相位，通过这些数据计算出金属氧化物避雷器的阻性电流和全电流；对于断路器，在线 监测终端对多种信号即系统电压、开断电流、分闸电磁铁线圈电流、合闸电磁铁线圈电流、 断路器操作时的机构振动信号等进行采样，根据开断电流出现次数判断开断次数，根据开断 电流大小计算累计触头磨损量，根据分合闸电磁铁线圈电流波形判断分合闸时间，再综合机 械振动信号，诊断断路器的电寿命状态和常规机械故障，并实时给出明确的状态信息。
3、如权利要求1或2所述的一种变电站高压电气设备在线监测方法，其特征在于：其中 由第三层站方监测站和第四层局方监测主站上完成的分析诊断方法，是采用纵比和横比相结 合的方法对高压电气设备的状态进行诊断，纵比即以一定时间段为分析期(天、周、月)，结 合气象条件，研究同一台设备在线监测数据的变化趋势，判断设备的绝缘状态，纵比选取与 当前时间段大气条件相近的时间段内的测量结果进行比较；横比即以一定时间段为分析期 (天、周、月)，对同组设备或同母线的同相同类设备的数据进行比较，判断设备绝缘状态， 选择同组设备时，最好在三相电压对称的情况下进行比较。
4、如权利要求1或2或3所述的一种变电站高压电气设备在线监测方法，其特征在于： 由第三层站方监测站完成的断路器的诊断包括电寿命的判别和合分闸线圈状态的诊断，断路 器电寿命的判别采用以下方法：首先定义一台全新的断路器的触头允许磨损量为100％，即相 对电寿命为100％，则每次额定短路开断电流Ie开断时的相对磨损为1/N，然后根据不同断路 器的N-Ic曲线即开断次数与开断电流的关系曲线，即可求得任意大小开断电流Ic的对应允 许开断次数N1，则对应的单次开断时的相对电磨损量为1/N1定义为Qm，这样就可求出任一次 开断时的相对电磨损量，也可求出该断路器的相对电寿命L＝L1-∑Qm，L1为断路器电寿命的初 始值，是一个不大于1的百分数，其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的 L1可取为1；少油、SF6和真空三种断路器的相对电磨损量Qm的具体求算方法采用如下经验 公式：其中Ic为任一次开断电流，Ie为额定短路开断电流，N为额定短路开断电流下的开断 次数，Qm为对应开断电流Ic时的触头相对电磨损量
a少油断路器的相对电磨损公式
Qm＝1/N(Ic/Ie)1.2 Ic＞10％Ie
Qm＝1/2N(Ic/Ie)1.5 Ic≤10％Ie
b SF6断路器相对电磨损公式
Qm＝[1/5.9475×(0.35×Ie/Ic)3]1/N 0.151Ie≤Ic＜0.35Ie
Qm＝[1/3.25×(0.5×Ie/Ic)1.7]1/N Ic≥0.35Ie
在3％Ie≤Ic≤15％Ie范围内的开断次数采用线性插值方法计算得出： Ic/Ie 100％ 15％ 3％ 允许开断次数 N 75.5N 187.5N 相对磨损量Qm 1/N 1/75.5N 1/187.5N
c真空断路器相对电磨损方式
对任一开断电流Ic根据下表通过线性插值的方法，求得其对应的相对电磨损Qm； Ic/Ie 100％ 75％ 50％ 35％ 25％ 10％ 3％ 允许开断次数 N 2.2N 5N 12N 20N 140N 300N 相对磨损量Qm 1/N 1/2.2 N 1/5N 1/12/ 1/20N 1/140N 1/300N
断路器合分闸线圈状态的诊断采用以下方法：当开关分闸后，合闸线圈应有电流，分闸 线圈应没有电流；当开关合闸后，分闸线圈应有电流，合闸线圈应没有电流，通过对合分闸 线圈电流的监测，可监测线圈回路的连接是否可靠，有无断线、接地、转换开关失灵、合分 闸线圈烧毁等问题。
5、实现上述方法的变电站高压电气设备在线监测系统，其特征在于：由若干个多种传感 器单元(1)、若干个在线监测终端(2)、若干个站方在线监测站(3)及一个局方在线监测主 站(4)四层体系构成，多个传感器单元(1)通过屏蔽电缆与某一在线监测终端(2)输入端 相连，多个在线监测终端(2)与某一站方在线监测站(3)之间采用LonWorks现场总线进行 数字信号传输，在线监测终端(2)基于总线方式可随意扩充；多个站方在线监测站(3)通 过局域网与一局方在线监测主站(4)连接。
6、如权利要求5所述的变电站高压电气设备在线监测系统，其特征在于：传感器(1) 采用高磁导率的玻膜合金材料，传感器(1)为隔离穿芯式磁偶合霍尔电流传感器、隔离稳定 的小电压互感器或振动传感器。
7、如权利要求6所述的变电站高压电气设备在线监测系统，其特征在于：在线监测终端 (2)由信号调理卡(5)、DSP数字采集卡(6)、LonWorks节点通信卡(7)、线性电源卡(8) 及插卡电路底板(9)组成，信号调理卡(5)、DSP数字采集卡(6)、LonWorks节点通信卡(7) 及线性电源卡(8)都电连接插在插卡电路底板(9)上，信号调理卡(5)接受来自各种传感 器(1)的多路传感信号，DSP数字采集卡(6)接受来自站方在线监测站(3)的同步测量控 制信号，LonWorks节点通信卡(7)通过LonWorks总线输入输出数据。
8、如权利要求7所述的变电站高压电气设备在线监测系统，其特征在于：站方在线监测 站(3)由同步控制单元(10)、LonWorks主节点(11)、工控机(12)、调制解调器(13)、 网络交换机(14)、路由器(15)及电源系统(16)组成，工控机(12)通过RS232串行口与 同步控制单元(10)相连，同步控制单元(10)输出同步测量控制信号；LonWorks主节点(11) 通过ISA槽与工控机(12)相连，LonWorks主节点(11)通过LonWorks总线输入输出数据； 工控机(12)通过网络交换机(14)及路由器(15)输入输出数据至局方监测主站(4)，工 控机(12)也可通过调制解调器(13)连接公共电话网后输入输出数据至局方监测主站(4)。
9、如权利要求8所述的变电站高压电气设备在线监测系统，其特征在于：局方监测主站 (4)由WEB服务器(17)、数据库服务器(18)、应用服务器(19)、调制解调器(20)、网 络交换机(21)、路由器(22)及用户其他系统(23)组成，WEB服务器(17)、数据库服务 器(18)及用户其他系统(23)都接入局域网，应用服务器(19)通过网络交换机(21)及 路由器(22)输入输出数据至站方监测站(3)，应用服务器(19)也可通过调制解调器(20) 连接公共电话网后输入输出数据至站方监测站(3)。
技术领域
本发明属于高压电气设备在线监测领域，具体说涉及容性设备及避雷器的绝缘状态、 断路器的电寿命及机械状态等变电站高压电气设备在线监测方法及系统。
背景技术
目前国内在线监测较先进的技术主要是分层(级)分布多CPU式在线监测系统，采用模块 化设计和现场总线控制技术，通过网络把若干个监测数据汇集到相关管理部门的数据管理 诊断系统上，以实现对多个设备状态实时在线监测，每一层完成不同的功能，由不同的设 备或子系统组成，层次和功能清晰，现场维护和故障处理较为方便，例如中国专利公开号 1570795A“开放式在线监测与早期故障预示和诊断系统”。该发明提出了一种有线和无线 技术相结合的开放式在线监测与早期故障预示和诊断系统，但是，该系统没有统一的现场 采集通讯系统，对一个设备的监测就需要一个采集监测工作站，投资较大，浪费资金，日 常运行维护工作量很大；而且，当多个设备进行同步采集监测时，没有提供同步测量解决 方案。
发明内容
本发明的技术方案是：一种变电站高压电气设备在线监测方法，按分层分布式系统设计， 其基本框架为第一层传感器单元、第二层在线监测终端、第三层站方监测站及第四层局方 监测主站四层体系积木式结构具有可扩充性，包括以下步骤：
1)由第一层若干传感器单元完成对变电站若干高压电气设备在线采集信号的变换功 能；电压信号由母线经电压传感器取得，电流信号，对于避雷器由装在避雷器接地线上的 穿芯式传感器取得；对于容性绝缘设备由装在该设备末屏接地线上的穿芯式传感器取得， 对于断路器，由安装在端子箱内的穿芯式传感器取得；
2)由第二层在线监测终端进行信号调理、模数转换，采用LonWorks现场总线进行数 字信号传输，上传波形数据、接受下传同步测量控制命令；
3)由第三层站方监测站上完成对所管辖的在线监测终端的同步测量控制、通信管理、 数据处理、分析诊断，并将有关数据上传局方监测主站，其中：同步测量控制，即根据系 统的频率波动，实时提供整周期采样需要的脉冲信号，并将此信号驱动现场所有在线监测 终端实现同步采样；
4)由第四层局方监测主站完成数据的存储、查询、分析诊断、维护以及与其他系统 接口的功能，第三层站方监测站与第四层局方监测主站之间采用基于TCP/IP协议的网络通 信方式。
如上所述的变电站高压电气设备在线监测方法，其中由第三层站方监测站上完成的数 据处理，即采用傅立叶分析信号重建法，根据采样数据重建电压电流的正弦波模型，再由 波形计算幅值和相位；对于电容型设备(如变压器套管、高压电流互感器、电容式电压互感 器和耦合电容器)，由在线监测终端测出设备末屏电流的幅度和相位及系统电压的幅度和相 位，通过这两信号幅值可计算出设备的电容量，通过电容性设备的泄漏电流和系统电压的 相位差，可得出该电容性设备的介损角及介损角的正切值；对于金属氧化物避雷器，由在 线监测终端测出泄漏电流的幅度和相位及系统电压的幅度和相位，通过这些数据计算出金 属氧化物避雷器的阻性电流和全电流；对于断路器，在线监测终端对多种信号即系统电压、 开断电流、分闸电磁铁线圈电流、合闸电磁铁线圈电流、断路器操作时的机构振动信号等 进行采样，根据开断电流出现次数判断开断次数，根据开断电流大小计算累计触头磨损量， 根据分合闸电磁铁线圈电流波形判断分合闸时间，再综合机械振动信号，诊断断路器的电 寿命状态和常规机械故障，并实时给出明确的状态信息。
如上所述的变电站高压电气设备在线监测方法，其中由第三层站方监测站和第四层局 方监测主站上完成的分析诊断方法，是采用纵比和横比相结合的方法对高压电气设备的状 态进行诊断，纵比即以一定时间段为分析期(天、周、月)，结合气象条件，研究同一台设 备在线监测数据的变化趋势，判断设备的绝缘状态，纵比选取与当前时间段大气条件相近 的时间段内的测量结果进行比较；横比即以一定时间段为分析期(天、周、月)，对同组设 备或同母线的同相同类设备的数据进行比较，判断设备绝缘状态，选择同组设备时，最好 在三相电压对称的情况下进行比较。
如上所述的变电站高压电气设备在线监测方法，其中由第三层站方监测站完成的断路 器的诊断包括电寿命的判别和合分闸线圈状态的诊断，断路器电寿命的判别采用以下方法： 首先定义一台全新的断路器的触头允许磨损量为100％，即相对电寿命为100％，则每次额定 短路开断电流Ie开断时的相对磨损为1/N，然后根据不同断路器的N-Ic曲线即开断次数 与开断电流的关系曲线，即可求得任意大小开断电流Ic的对应允许开断次数N1，则对应 的单次开断时的相对电磨损量为1/N1定义为Qm，这样就可求出任一次开断时的相对电磨损 量，也可求出该断路器的相对电寿命L＝L1-∑Qm，L1为断路器电寿命的初始值，是一个不大 于1的百分数，其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的L1可取为1；少 油、SF6和真空三种断路器的相对电磨损量Qm的具体求算方法采用如下经验公式：其中Ic 为任一次开断电流，Ie为额定短路开断电流，N为额定短路开断电流下的开断次数，Qm为 对应开断电流Ic时的触头相对电磨损量
a少油断路器的相对电磨损公式
Qm＝1/N(Ic/Ie)1.2 Ic＞10％Ie
Qm＝1/2N(Ic/Ie)1.5 Ic≤10％Ie
b SF6断路器相对电磨损公式
Qm＝[1/5.9475×(0.35×Ie/Ic)3]1/N 0.151Ie≤Ic＜0.35Ie
Qm＝[1/3.25×(0.5×Ie/Ic)1.7]1/N Ic≥0.35Ie
在3％Ie≤Ic≤15％Ie范围内的开断次数采用线性插值方法计算得出： Ic/Ie 100％ 15％ 3％ 允许开断次数 N 75.5N 187.5N 相对磨损量Qm 1/N 1/75.5N 1/187.5N
c真空断路器相对电磨损方式
对任一开断电流Ic根据下表通过线性插值的方法，求得其对应的相对电磨损Qm； Ic/Ie 100％ 75％ 50％ 35％ 25％ 10％ 3％ 允许开断次数 N 2.2N 5N 12N 20N 140N 300N 相对磨损量Qm 1/N 1/2.2 N 1/5N 1/12/ 1/20N 1/140N 1/300 N
断路器合分闸线圈状态的诊断采用以下方法：当开关分闸后，合闸线圈应有电流，分 闸线圈应没有电流；当开关合闸后，分闸线圈应有电流，合闸线圈应没有电流，通过对合 分闸线圈电流的监测，可监测线圈回路的连接是否可靠，有无断线、接地、转换开关失灵、 合分闸线圈烧毁等问题。
实现上述方法的变电站高压电气设备在线监测系统，由若干个多种传感器单元1、若 干个在线监测终端2、若干个站方在线监测站3及一个局方在线监测主站4四层体系构成， 多个传感器单元1通过屏蔽电缆与某一在线监测终端2输入端相连，多个在线监测终端2 与某一站方在线监测站3之间采用LonWorks现场总线进行数字信号传输，在线监测终端2 基于总线方式可随意扩充；多个站方在线监测站3通过局域网与一局方在线监测主站4连 接。
上述变电站高压电气设备在线监测系统，传感器1采用高磁导率的玻膜合金材料，传 感器1为隔离穿芯式磁偶合霍尔电流传感器、隔离稳定的小电压互感器或振动传感器。
上述变电站高压电气设备在线监测系统，其中在线监测终端2由信号调理卡5、DSP 数字采集卡6、LonWorks节点通信卡7、线性电源卡8及插卡电路底板9组成，信号调理 卡5、DSP数字采集卡6、LonWorks节点通信卡7及线性电源卡8都电连接插在插卡电路底 板9上，信号调理卡5接受来自各种传感器1的多路传感信号，DSP数字采集卡6接受来 自站方在线监测站3的同步测量控制信号，LonWorks节点通信卡7通过LonWorks总线输 入输出数据。
上述变电站高压电气设备在线监测系统，其中站方在线监测站3由同步控制单元10、 LonWorks主节点11、工控机12、调制解调器13、网络交换机14、打印机15及电源系统 16组成，工控机12通过RS232串行口与同步控制单元10相连，同步控制单元10输出同 步测量控制信号；LonWorks主节点11通过ISA槽与工控机12相连，LonWorks主节点11 通过LonWorks总线输入输出数据；工控机12通过网络交换机14及路由器15输入输出数 据至局方在线监测主站4，工控机12也可通过调制解调器13连接公共电话网后输入输出 数据至局方在线监测主站4。
上述变电站高压电气设备在线监测系统，其中局方在线监测主站4由WEB服务器17、 数据库服务器18、应用服务器19、调制解调器20、网络交换机21、路由器22及用户其他 系统23组成，WEB服务器17、数据库服务器18及用户其他系统23都接入局域网，应用 服务器19通过网络交换机21及路由器22输入输出数据至站方在线监测站3，应用服务器 19也可通过调制解调器20连接公共电话网后输入输出数据至站方在线监测站3。
有益效果
由于采用本发明，即按照一体化思路设计的变电站高压电气设备在线监测系统，其分 层分布积木式结构具有可扩充性，将变电站多种设备如容性设备及避雷器的绝缘状态、断 路器的电寿命及机械状态等的监测统一于一个大的系统之中，现场在线监测终端按照设备 的分布情况进行分布式就近安装，采用高抗干扰性能的LonWorks现场总线，实现了统一的 通信协议从而避免了在线监测的信息孤岛现象，所需投资较少，且工程量小只需铺设一根 信号电缆；本发明中的脉冲控制同步测量方法，有效解决了分布式在线监测系统各现场终 端间同步测量的问题，实现了对变电站内所有设备的同步测量，为不同设备间的横向比较 提供了基础。变电站内采用数字信号传输，提高了测量信号的抗干扰能力。电流传感器采 用高磁导率的玻膜合金材料和高灵敏度的信号调理，最小测量电流达0.5毫安；测试系统 能在-20--+60度的范围内稳定工作；该系统日常运行维护工作量较小。
附图说明
图1本发明系统结构框图；
图2本发明在线监测终端2的原理框图；
图3本发明站方在线监测站3的原理框图；
图4本发明局方在线监测主站4的原理框图。
图中，1传感器单元、2在线监测终端、3站方在线监测站、4局方在线监测主站、5 信号调理卡、6DSP数字采集卡、7LonWorks节点通信卡、8线性电源卡、9插卡电路底板、 10同步控制单元、11LonWorks主节点、12工控机、13调制解调器、14网络交换机、15 路由器、16电源系统、17WEB服务器、18数据库服务器、19应用服务器、20调制解调 器、21网络交换机、22路由器、23用户其他系统。
具体实施方式
实施例
图1为本发明系统结构框图，按分层分布式系统设计，其基本框架为第一层传感器单 元1、第二层在线监测终端2、第三层站方监测站3及第四层局方监测主站4四层体系积木 式结构具有可扩充性，包括以下步骤：
1)由第一层若干传感器单元1完成对变电站若干高压电气设备在线采集信号的变换功 能；电压信号由母线经电压传感器取得，电流信号，对于避雷器由装在避雷器接地线上的 穿芯式传感器取得；对于容性绝缘设备由装在该设备末屏接地线上的穿芯式传感器取得， 对于断路器，由安装在端子箱内的穿芯式传感器取得；
2)由第二层在线监测终端2进行信号调理、模数转换，采用LonWorks现场总线进行 数字信号传输，上传波形数据、接受下传同步测量控制命令；
3)由第三层站方监测站3上完成对所管辖的在线监测终端2的同步测量控制、通信管理、 数据处理、分析诊断，并将有关数据上传局方监测主站，其中：同步测量控制，即根据系 统的频率波动，实时提供整周期采样需要的脉冲信号，并将此信号驱动现场所有在线监测 终端实现同步采样；
4)由第四层局方监测主站4完成数据的存储、查询、分析诊断、维护以及与其他系统 接口的功能，第三层站方监测站3与第四层局方监测主站4之间采用基于TCP/IP协议的网络 通信方式。
其中由第三层站方监测站3上完成的数据处理，即采用傅立叶分析信号重建法，根据采 样数据重建电压电流的正弦波模型，再由波形计算幅值和相位，该法是根据三角函数正交 性测量介损角δ，必须保证fs/f＝int(其中fs为采样频率，f为电网频率，int为整数)。对 于电容型设备(如变压器套管、高压电流互感器、电容式电压互感器和耦合电容器)，由在 线监测终端测出设备末屏电流的幅度和相位及系统电压的幅度和相位，通过这两信号幅值 可计算出设备的电容量，通过电容性设备的泄漏电流和系统电压的相位差，可得出该电容 性设备的介损角及介损角的正切值；对于金属氧化物避雷器，由在线监测终端测出泄漏电 流的幅度和相位及系统电压的幅度和相位，通过这些数据计算出金属氧化物避雷器的阻性 电流和全电流；对于断路器，在线监测终端对多种信号即系统电压、开断电流、分闸电磁 铁线圈电流、合闸电磁铁线圈电流、断路器操作时的机构振动信号等进行采样，根据开断 电流出现次数判断开断次数，根据开断电流大小计算累计触头磨损量，根据分合闸电磁铁 线圈电流波形判断分合闸时间，再综合机械振动信号，诊断断路器的电寿命状态和常规机 械故障，并实时给出明确的状态信息。
其中由第三层站方监测站3和第四层局方监测主站4上完成的分析诊断方法，是采用 纵比和横比相结合的方法对高压电气设备的状态进行诊断，纵比即以一定时间段为分析期 (天、周、月)，结合气象条件，研究同一台设备在线监测数据的变化趋势，判断设备的绝 缘状态，纵比选取与当前时间段大气条件相近的时间段内的测量结果进行比较；横比即以 一定时间段为分析期(天、周、月)，对同组设备或同母线的同相同类设备的数据进行比较， 判断设备绝缘状态，选择同组设备时，最好在三相电压对称的情况下进行比较。
其中由第三层站方监测站3完成的断路器电寿命的判别采用以下方法：首先定义一台 全新的断路器的触头允许磨损量为100％，即相对电寿命为100％，则每次额定短路开断电流 Ie开断时的相对磨损为1/N，然后根据不同断路器的N-Ic曲线即开断次数与开断电流的关 系曲线，即可求得任意大小开断电流Ic的对应允许开断次数N1，则对应的单次开断时的 相对电磨损量为1/N1定义为Qm，这样就可求出任一次开断时的相对电磨损量，也可求出该 断路器的相对电寿命L＝L1-∑Qm，L1为断路器电寿命的初始值，是一个不大于1的百分数， 其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的L1可取为1；少油、SF6和真空 三种断路器的相对电磨损量Qm的具体求算方法采用如下经验公式：其中Ic为任一次开断 电流，Ie为额定短路开断电流，N为额定短路开断电流下的开断次数，Qm为对应开断电流 Ic时的触头相对电磨损量
a少油断路器的相对电磨损公式
Qm＝1/N(Ic/Ie)1.2 Ic＞10％Ie
Qm＝1/2N(Ic/Ie)1.5 Ic≤10％Ie
b SF6断路器相对电磨损公式
Qm＝[1/5.9475×(0.35×Ie/Ic)3]1/N 0.151Ie≤Ic＜0.35Ie
Qm＝[1/3.25×(0.5×Ie/Ic)1.7]1/N Ic≥0.35Ie
在3％Ie≤Ic≤15％Ie范围内的开断次数采用线性插值方法计算得出： Ic/Ie 100％ 15％ 3％ 允许开断次数 N 75.5N 187.5N 相对磨损量Qm 1/N 1/75.5N 1/187.5N
c真空断路器相对电磨损方式
对任一开断电流Ic根据下表通过线性插值的方法，求得其对应的相对电磨损Qm； Ic/Ie 100％ 75％ 50％ 35％ 25％ 10％ 3％ 允许开断次数 N 2.2N 5N 12N 20N 140N 300N 相对磨损量Qm 1/N 1/2.2 N 1/5N 1/12/ 1/20N 1/140N 1/300 N
断路器合分闸线圈状态的诊断采用以下方法：当开关分闸后，合闸线圈应有电流，分 闸线圈应没有电流；当开关合闸后，分闸线圈应有电流，合闸线圈应没有电流，通过对合 分闸线圈电流的监测，可监测线圈回路的连接是否可靠，有无断线、接地、转换开关失灵、 合分闸线圈烧毁等问题。
在图1中，第一层为若干传感器单元1、第二层为多个在线监测终端2、第三层为站方 监测站3、第四层为局方监测主站4，提取电流信号的传感器采用隔离的、穿芯式霍尔电流 传感器；提取电压信号的传感器采用隔离稳定的电压传感器，就近安装在端子箱内侧的剩 余空间；测量高压断路器的机械特性可用振动传感器安装于断路器体外的关键部位。传感 器单元1的输出信号就近接入在线监测终端2就地数字化。
在图2中，在线监测终端2以数据处理能力极强的DSP数字采集卡6为核心，完成信 号的调理、模数转换，通过节点通讯卡7和现场总线上传波形数据到站方监测站3的 LonWorks系统主节点单元11，电源采用稳定性较好的线性电源卡8；在线监测终端2与站 方监测站3间采用基于LonWorks现场总线的数字信号传输。
在图3中，站方监测站3含工控机单元12、LonWorks主节点单元11和同步控制单元 10，LonWorks主节点单元11通过ISA插槽与工控机12连接，其主要功能是完成与现场 节点各种通信业务的处理；同步控制单元10通过RS232与工控机12连接，实现现场终端 的同步采样控制信号的发送，是通过电缆与现场传感器单元1连接。站方监测站3与在线 监测终端2的连接只需三对电缆，分别是LonWorks通信用屏蔽双绞线，220V电源传输线， 同步控制信号传输用双绞线。站方监测站3集中管辖所属变电站所有监测对象(例如：容 性设备及避雷器的绝缘状态、断路器的电寿命及机械状态等)及环境监测单元的监测信息， 实现系统的同步测量控制，以及对变电站在线监测相关参数的设置和控制，完成监测察看、 诊断分析及报警功能，并将站方数据上传到局方数据库。本发明中的脉冲控制同步测量， 有效解决了分布式绝缘在线监测系统各现场监测终端间同步测量的问题，由于监测设备的 电流采集与对应的电压采集一般不在同一个现场监测终端上，因此需要不同监测终端同步 进行采集，才能准确确定被监测对象的介质损耗等物理量。而同步测量同时对不同设备的 横比也提供了基础。本系统采用集中式同步控制方式来保证系统测量的同步性。同步控制 单元10采用高性能16位微处理器结合硬件锁相、倍频，采用双机热备工作方式，确保工 作可靠、采样频率精确。
在图4中，局方在线监测主站4包括数据库服务器18和WEB服务器17及应用服务 器19，应用服务器19主要完成数据的查询、分析诊断，数据服务器18完成数据的存储、 数据的维护以及与其他系统23接口的功能，WEB服务器17提供Web查询功能，应用服 务器19、数据库服务器18和WEB服务器17也可以位于同一台主机内。局域网内的计算 机通过访问应用服务器19、数据库服务器18和WEB服务器17完成数据的查询、分析和 诊断。站方监测站3与局方监测主站4采用基于TCP/IP协议的网络通信方式，具体可结合 局方与站方已建立的SDH\PDH\ISDN\专线通道，对于没有此类通信设施的，也可采用电话 拨号方式进行连接。
可先期对变电站内部分高压电气设备实施在线监测，后期在原有系统的基础上扩展设 备对象，站方监测站3和在线监测终端2只需进行数据库的设置扩充；也可先期对少数几 个变电站实施，后期扩充到其他站，直至最终可实现对所有变电站的管理。
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