分布式高压断路器电寿命状态监测系统的研究
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摘要
断路器是电力系统中应用最为广泛的高压电器，其运行状态直接影
响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性，所以，提高断路器的检修水
平，实现断路器状态检修的转化有着非常重要的意义。
本文针对我国断路器的检修现状，论述了高压断路器实施状态检修
的必要性，通过对高压断路器电磨损理论的分析研究，论证了以断路器
开断电流及相应开断次数作为触头磨损判断标准的理论依据，并在此基
础上开发研制了分布式高压断路器电寿命状态监测系统。
此监测系统适用于各种变电站主结线方式，主要用于对断路器触头
的电寿命进行状态监测，根据断路器的开断电流对触头的实际磨损情况
进行判断，适时提出断路器检修建议，并具有对断路器运行可靠性进行
分析统计的附加功能。
论文重点解决了监测系统对断路器电磨损情况与电寿命状态的标示
判断问题、断路器开断电流大范围变化情况下的采样计算精度问题、如
何正确判断断路器开断时间及准确区分开断类型的问题、各单元间的通
信及数据传输问题，并对变电站环境下微机监测系统的抗干扰问题作了
专题研究。
本文对系统的结构设计、功能设计思想作了详细阐述，具体介绍了
现场监测和通信管理单元的软硬件设计方案及各组成部分的功能实现。
本论文选题来自于现场的实际需求，它的应用将使断路器触头的检
修变得有据可查，对提高断路器运行可靠性，降低检修成本有着重要意
义，具有十分广泛的应用前景。
High voltage circuit-breakers are the most broadly applied high voltage
electric devices in power systems. The status of breakers directly influences
power system’s stability and reliability. So it is of great significance to
enhance the maintaining of circuit-breakers and to convert from planning
maintenance to condition based maintenance.
In accordance with the current condition of maintenance in our country,
the necessity of exerting the condition based maintenance to H.V. Breaker is
discussed. Through the analysis and study of the electric erosion theory, the
dissertation demonstrates the theoretic foundation on which the judgement
standard of the contacts wear due to the accumulated breaking current and
corresponding breaking times is based. Furthermore, a distributed supervisory
system of H.V. circuit-breakers electrical endurance is developed based on
this principle.
The supervisory system is applied to all kinds of transformer substations.
Its main functions include: supervising the electrical endurance of contacts,
judging the contacts wear according to the breaking current, and putting
forward appropriate suggestion of maintenance. Besides, the system carries
out the statistics and analysis of breakers operation reliability.
Some topics are highlighted: the sign and judgment of breaker electrical
erosion condition and electrical endurance status, the sample and calculation
precision on the condition of the large-scale change of breaking current, the
judgement of breaking time and breaking type, communication and data
transmission among units, and anti-interference in substation environment.
The whole framework and function designment are expatiated in the
dissertation. And it also presents the hardware and software designment of the
locale supervisory and the communication and administration unit.
The choice of the subject comes from practical requirement. The
application of the system will provide basis for the maintenance of H.V.
circuit-breaker. There is great significance to enhance breakers operation
reliability and to save maintenance cost. The application foreground should be
very broad.
响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性，所以，提高断路器的检修水
平，实现断路器状态检修的转化有着非常重要的意义。
本文针对我国断路器的检修现状，论述了高压断路器实施状态检修
的必要性，通过对高压断路器电磨损理论的分析研究，论证了以断路器
开断电流及相应开断次数作为触头磨损判断标准的理论依据，并在此基
础上开发研制了分布式高压断路器电寿命状态监测系统。
此监测系统适用于各种变电站主结线方式，主要用于对断路器触头
的电寿命进行状态监测，根据断路器的开断电流对触头的实际磨损情况
进行判断，适时提出断路器检修建议，并具有对断路器运行可靠性进行
分析统计的附加功能。
论文重点解决了监测系统对断路器电磨损情况与电寿命状态的标示
判断问题、断路器开断电流大范围变化情况下的采样计算精度问题、如
何正确判断断路器开断时间及准确区分开断类型的问题、各单元间的通
信及数据传输问题，并对变电站环境下微机监测系统的抗干扰问题作了
专题研究。
本文对系统的结构设计、功能设计思想作了详细阐述，具体介绍了
现场监测和通信管理单元的软硬件设计方案及各组成部分的功能实现。
本论文选题来自于现场的实际需求，它的应用将使断路器触头的检
修变得有据可查，对提高断路器运行可靠性，降低检修成本有着重要意
义，具有十分广泛的应用前景。
High voltage circuit-breakers are the most broadly applied high voltage
electric devices in power systems. The status of breakers directly influences
power system’s stability and reliability. So it is of great significance to
enhance the maintaining of circuit-breakers and to convert from planning
maintenance to condition based maintenance.
In accordance with the current condition of maintenance in our country,
the necessity of exerting the condition based maintenance to H.V. Breaker is
discussed. Through the analysis and study of the electric erosion theory, the
dissertation demonstrates the theoretic foundation on which the judgement
standard of the contacts wear due to the accumulated breaking current and
corresponding breaking times is based. Furthermore, a distributed supervisory
system of H.V. circuit-breakers electrical endurance is developed based on
this principle.
The supervisory system is applied to all kinds of transformer substations.
Its main functions include: supervising the electrical endurance of contacts,
judging the contacts wear according to the breaking current, and putting
forward appropriate suggestion of maintenance. Besides, the system carries
out the statistics and analysis of breakers operation reliability.
Some topics are highlighted: the sign and judgment of breaker electrical
erosion condition and electrical endurance status, the sample and calculation
precision on the condition of the large-scale change of breaking current, the
judgement of breaking time and breaking type, communication and data
transmission among units, and anti-interference in substation environment.
The whole framework and function designment are expatiated in the
dissertation. And it also presents the hardware and software designment of the
locale supervisory and the communication and administration unit.
The choice of the subject comes from practical requirement. The
application of the system will provide basis for the maintenance of H.V.
circuit-breaker. There is great significance to enhance breakers operation
reliability and to save maintenance cost. The application foreground should be
very broad.
引文
1) 李明等 SF6断路器电耐受能力的研究 《高压电器》NO．5 1990
2) 王章启等 高压断路器开断参数的监测与记录 <
3) 孙福杰等 高压断路器电寿命诊断技术 <电网技术 NO．3．1999
4) 李建基译 少油断路器的电气寿命 《高压电器》NO．6 1974
5) 国务院《全民所有制工业交通企业管理条例》 1987．7．28发布
6) 赵宝宽 LN2系列SF6短路器及其运行情况 《高压电器》NO．3 1994
7) 王章启 关于高压断路器状态检修中累计报警参数的推荐值《高电电器》 NO．3 1996
8) 潘金玺 关于贯彻原能源部部颁<油断路器检修工艺的几个问题 高压电器 NO．4 1994
9) 曹容江 SN-10-10型少油断路器的累计开断能力试验 高压电器 NO2 1983
10) 程礼椿 电接触理论及应用 机械工业出版社 1986．6
11) T. Yamagiwa, H. Yamada etal, development of Preventive maintenance system for higly reliable gas insulateed switchgear, IEEE Trans on Power Delivery, Vol. 6. No. 2. Apr, 1991
12) A. Pons etal, Electrical Edurance and Reliability of Circuit-Breaker: Common Experirnce and Practice of two Utilities, IEEE Trans Power Delivery Vo. 8 No. 1, Jan, 1993
13) 何立民 MCS-51系列单片机应用系统设计配置与其接口技术 北京航空航天大学出版社
14) 周航慈 单片机应用程序设计技术 北京航空航天大学出版社
15) 郭永基 电力系统可靠性原理与应用 清华大学出版社 1990．7
16) 杨奇逊 微型机继电保护基础 水利电力出版社 1988．11
17) 祝新强 真空断路器电寿命的加速试验研究 硕士论文 1992
18) 王世一 数字信号处理 北京理工大学出版社 1986．10
19) 余永权 FLASH单片机原理及应用 电子工业出版社 1997．10
20) 窦振中 单片机外围器件实用手册(存储器分册) 北京航空航天大学出版社 1998．4
21) 刘万顺《电力系统故障分析》中国电力出版社 1998．7
22) 陈德树 计算机继电保护原理与技术 水利电力出版社 1995．11
23) 朱声石 高压继电保护原理与技术 中国电力出版社 1995．8
24) 王梅义等 高压电网继电保护运行技术 电力出版社
25) 戴学安 沈国荣 继电保护用集成电路 南自院资料 1990．4
26) 孙涵芳 INTEL 16位单片机 北京航空航天大学出版社 1995．11
27) 胡汉才 单片机技术及接口技术 清华大学出版社 1996．7
28) 王福瑞 单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学 1998．4
29) 侯紫达 曹焕林 单片机原理与接口技术 兵器工业出版社 1997．12
30) 张文元 断路器机械故障再现监测中的电磁兼容研究《高电压技术》NO．6 1996
31) 吴唯宁 电力测控系统硬件抗干扰技术的研究 <高电压技术>NO．4．1997
32) 张文元等 断路器机械故障在线监测中的电磁兼容研究高电压技术 NO．3．1996
2) 王章启等 高压断路器开断参数的监测与记录 <
3) 孙福杰等 高压断路器电寿命诊断技术 <电网技术 NO．3．1999
4) 李建基译 少油断路器的电气寿命 《高压电器》NO．6 1974
5) 国务院《全民所有制工业交通企业管理条例》 1987．7．28发布
6) 赵宝宽 LN2系列SF6短路器及其运行情况 《高压电器》NO．3 1994
7) 王章启 关于高压断路器状态检修中累计报警参数的推荐值《高电电器》 NO．3 1996
8) 潘金玺 关于贯彻原能源部部颁<油断路器检修工艺的几个问题 高压电器 NO．4 1994
9) 曹容江 SN-10-10型少油断路器的累计开断能力试验 高压电器 NO2 1983
10) 程礼椿 电接触理论及应用 机械工业出版社 1986．6
11) T. Yamagiwa, H. Yamada etal, development of Preventive maintenance system for higly reliable gas insulateed switchgear, IEEE Trans on Power Delivery, Vol. 6. No. 2. Apr, 1991
12) A. Pons etal, Electrical Edurance and Reliability of Circuit-Breaker: Common Experirnce and Practice of two Utilities, IEEE Trans Power Delivery Vo. 8 No. 1, Jan, 1993
13) 何立民 MCS-51系列单片机应用系统设计配置与其接口技术 北京航空航天大学出版社
14) 周航慈 单片机应用程序设计技术 北京航空航天大学出版社
15) 郭永基 电力系统可靠性原理与应用 清华大学出版社 1990．7
16) 杨奇逊 微型机继电保护基础 水利电力出版社 1988．11
17) 祝新强 真空断路器电寿命的加速试验研究 硕士论文 1992
18) 王世一 数字信号处理 北京理工大学出版社 1986．10
19) 余永权 FLASH单片机原理及应用 电子工业出版社 1997．10
20) 窦振中 单片机外围器件实用手册(存储器分册) 北京航空航天大学出版社 1998．4
21) 刘万顺《电力系统故障分析》中国电力出版社 1998．7
22) 陈德树 计算机继电保护原理与技术 水利电力出版社 1995．11
23) 朱声石 高压继电保护原理与技术 中国电力出版社 1995．8
24) 王梅义等 高压电网继电保护运行技术 电力出版社
25) 戴学安 沈国荣 继电保护用集成电路 南自院资料 1990．4
26) 孙涵芳 INTEL 16位单片机 北京航空航天大学出版社 1995．11
27) 胡汉才 单片机技术及接口技术 清华大学出版社 1996．7
28) 王福瑞 单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学 1998．4
29) 侯紫达 曹焕林 单片机原理与接口技术 兵器工业出版社 1997．12
30) 张文元 断路器机械故障再现监测中的电磁兼容研究《高电压技术》NO．6 1996
31) 吴唯宁 电力测控系统硬件抗干扰技术的研究 <高电压技术>NO．4．1997
32) 张文元等 断路器机械故障在线监测中的电磁兼容研究高电压技术 NO．3．1996
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