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摘要：对于电力系统而言，电气设备的运行工况直接关系到整个系统的运行可靠性与安全性，因此有必要就各个电气设备运行状态等进行全面监测。本文以常见的隔离开关为例，阐述其出现机械式故障的主要原理，并分析了电动隔离开关工作状态的检测与诊断系统的数据收集与通信处理，从而为后期设备检修计划的进行等提供重要参考，有利于提升设备的使用效率与寿命，同时对于整个电力系统的稳定运行也有一定的积极意义。
关键词：隔离开关;状态监测;诊断系统
引言
电气设备，特别是经常需要其可靠动作的一些电气设备，在整个的运行过程中可能会由于气候、温湿度环境以及搭载的负荷等多方面因素从而导致设备出现工作老化、机械故障以及性能下降等多方面问题。而在电力系统实际运行期间，隔离开关的机械传统部分则会因为长期的频繁动作或者高负荷运行从而出现机构故障、磨损以及锈蚀等问题，设备动作失灵以及结构性破坏等情况时有发生。如若不对其进行有效的监控与管理，势必会进一步增加设备的使用安全隐患，同时也无法很好的起到对设备的保护作用，故有必要就电动隔离开关状态监测及诊断系统展开研究。
1.隔离开关机械故障监控的主要工作原理
在电力系统中，高压隔离开关主要用于以下三个方面，第一，隔离电源，从而确保相关高压设备和装置等可以彻底的与电源脱离，避免检修过程可能存在的风险;第二，倒闸处理，将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变运行方式;第三，对小电流电路进行分合处理。目前，国内的隔离开关主要配置的电动机组件为CJ5、CJ6、CJA7G等几种，选用0.5-0.6千瓦的三相异步电动机作为整个机械机构的驱动模块。基于降速组件，包括涡轮、丝杆以及齿轮等等传动从而有效的与隔离开关主轴保持可靠隔绝。执行分合闸操作时，每次转角为一百八十度。而在分合闸完成时，基于行程开关将整个电动机组件的电源进行彻底切除。
2.电动机电流变化波形
三相异步电动机是整个隔离开关电动部分的能源转换设备，电机的定子电流可以全面的反馈机械设备的各项运行信息。基于电流传感器设备可以检测当前电动机的工作电流，从而可以了解其是否存在卡涩等情况。将隔离开关安装调试完毕的特性曲线进行有效记录，并找出其中存在的最大偏差，基于此判断是否存在卡涩情况。针对GW6型号的开关设备，也可以通过对其中平衡弹簧当前工作状态处于失效还是脱落的监察，从而进行判断。将得到的无线存储至数据库中，和后续所检测到的曲线进行关联性分析。如下图所示
如上图所示，在t0-t1时间段中电机开始得电，且在该时间段内会瞬间得到一个比较高的脉冲大电流，即启动电流。而在t1-t2时间段内，此时电机的转子开始转动，电机伴随着出现反电势，电流逐渐降低，t2-t3时间段内，电机已经进入相对平缓的运行转台，电机各方面工作相对稳定;在t3时间点是开关动静触点刚刚接触时间，高负荷瞬间加载至电机中，此时电流也会随之而增加，最后电流在t4时间点达到一个最高值状态，与此同时在t4时间点限位开关也会跟着动作，并将线路中的电流彻底切断。基于对实际某个变电站中的隔离开关传动机构卡涩、合闸不充分的CJ7A隔离开关进行测试，就系统显示结果而言，隔离开关电机动作电流是A、B、C三相的电流值大小分别为2.7A、2.5A以及2.6A，要明显高于隔离开关操作机构的额定动作电流值1.9A。因此就该结果不难发现，电机和隔离开关之间的传统机构卡滞以及隔离开关分合不到位等情况的出现，主要是由于电机内部的绕组出现问题所致。
3.数据的收集与信息交互
3.1电量消耗的收集与信息交互
为了尽可能的降低对电动机运行可能产生的影响，目前主要基于一种性能相对优越的传感器设备，霍尔电流传感器设备从而进行参数信息的收集。该传感器设备的输出的电压信号与电动机电流的变化呈正相关关系。第一，利用中央处理器的高速输入模块HSH分析计算得到周波频次，并得到采样/保持器的控制频次，中央处理器基于对一个周期进行32点的频次采集，并集合傅式算法将时间内收集到的电流消耗转变为电流信息。有现场监控模块收集到现场的信息，并利用现场所搭建的网络通信总线将其传达至上位机模块。现场监测模块与上位机之间主要利用RS485通信（主从通信方式）的方式进行可靠连接，接口芯片主要选用MAX485（Maxim公司的一种RS-485芯片）.
3.2主轴转速的检测
增量式旋转光电编码设备安置在电动机的转动主轴上从而用于检测系统的转轴角位置。其主要基于圆光栅（载体为圆形的光栅），利用光电转换机制，将轴旋转角位移转换为电脉冲信息。该传感器的主要优点在于重量特别小、所需要的力矩不高且工作可靠性更强。当主轴开始转动时，编码器则会跟着输出A和B两路相位角度差在90度的正交脉冲信号。通过对该信号的分析与处理，即对A和B的信号的相对相位的确定，从而得到码盘（测量角位移的数字编码器）的整个转动方向。如若某情况下，A明显超前于B则可以判定当前为正的转動方向，否则继而反向转动。这就是正交信号具备的可识别性的优势。基于计数器设备可以对采集到的A/B两路进行计数，并由此得到角位移的变化情况。
利用旋转光电编码器设备所输出的两路正交脉冲信号，基于光电隔离处理，再利用施密特触发器进行进一步的整形处理，从而可以得到A与反相A 以及B与反相B的矩形波信号。再将施密特触发器处理得到的四路波形通过单稳器件，由此得到各自上升沿以及下降沿信号，将各个脉冲信号通过“与或非”电路，即可实现对各个信号的处理，输出反应角位移的信号P、P1。基于三片4029（cd4029芯片）构成的十二位加减计数器，两路加减脉冲信号经过计数器的计算，得到10位二进制的编码信息，其结果和角位移逐一对应。收集系统按照固定的采样频次从而读得该10位结果信息，得到隔离开关操作期间的主轴角位移的时间变化曲线。
4.结束语
随着现代社会发展越来越快，无论是工业领域还是人们日常生活方面均出现了大量的新型的且更为先进的用电设备，而与此同时对于供电质量的可靠性以及用电量方面提出了更高的要求。电力系统主要由各个电力设备以及用户等多方面组成，电气设备的运行工况则直接决定了整个系统的运行情况，因此对于相关部门务必加强对电气设备的监控与管理，从而确保其运行状态。隔离开关是变电站系统最为常见的设备之一，日常使用中需要经常性的对其进行分合闸作业，而长时间的高负荷运行加上工作环境复杂性经常会导致隔离开关工作异常等情况发生。为了确保整个电力系统运行的可靠性以及现场检修维护等作业的安全性，需要对隔离开关进行全面监控与管理。基于电动隔离开关状态监测及诊断系统可以利用上位机设备从而浏览近一段时间内隔离开关的操作情况、数据信息等并以此判断设备当前的运行健康与否。此次探究主要针对电动隔离开关的状态监控、诊断进行。隔离开关工作状态的监控，不但可以为设备是否需要进行维护保养提供必要的参照依据，同时也可以用于判断相关检修工作的落实是否到位，检修质量是否达标。该技术的应用无疑可以大大提升整个设备的利用质量，降低设备被迫停止运行的概率，有利于电力系统的持续、稳定运行。
参考文献
[1]陈晓彬， 郑永强， 孙玉彤. 直流电源系统运行方式及隔离开关状态监视方法[J]. 广东电力， 2017（7）：19-19.
[2]郭煜敬， 陈士刚， 李少华， et al. 基于经验模态分解及支持向量机的高压隔离开关机械故障诊断方法[J]. 高压电器， 2018， 54（09）：18-24.
[3]李大卫， 张恩伟， 徐党国， et al. 基于电机电流特征量的隔离开关机械缺陷诊断方法研究[J]. 华北电力技术， 2016（1）：42-47.
关键词：隔离开关;状态监测;诊断系统
引言
电气设备，特别是经常需要其可靠动作的一些电气设备，在整个的运行过程中可能会由于气候、温湿度环境以及搭载的负荷等多方面因素从而导致设备出现工作老化、机械故障以及性能下降等多方面问题。而在电力系统实际运行期间，隔离开关的机械传统部分则会因为长期的频繁动作或者高负荷运行从而出现机构故障、磨损以及锈蚀等问题，设备动作失灵以及结构性破坏等情况时有发生。如若不对其进行有效的监控与管理，势必会进一步增加设备的使用安全隐患，同时也无法很好的起到对设备的保护作用，故有必要就电动隔离开关状态监测及诊断系统展开研究。
1.隔离开关机械故障监控的主要工作原理
在电力系统中，高压隔离开关主要用于以下三个方面，第一，隔离电源，从而确保相关高压设备和装置等可以彻底的与电源脱离，避免检修过程可能存在的风险;第二，倒闸处理，将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变运行方式;第三，对小电流电路进行分合处理。目前，国内的隔离开关主要配置的电动机组件为CJ5、CJ6、CJA7G等几种，选用0.5-0.6千瓦的三相异步电动机作为整个机械机构的驱动模块。基于降速组件，包括涡轮、丝杆以及齿轮等等传动从而有效的与隔离开关主轴保持可靠隔绝。执行分合闸操作时，每次转角为一百八十度。而在分合闸完成时，基于行程开关将整个电动机组件的电源进行彻底切除。
2.电动机电流变化波形
三相异步电动机是整个隔离开关电动部分的能源转换设备，电机的定子电流可以全面的反馈机械设备的各项运行信息。基于电流传感器设备可以检测当前电动机的工作电流，从而可以了解其是否存在卡涩等情况。将隔离开关安装调试完毕的特性曲线进行有效记录，并找出其中存在的最大偏差，基于此判断是否存在卡涩情况。针对GW6型号的开关设备，也可以通过对其中平衡弹簧当前工作状态处于失效还是脱落的监察，从而进行判断。将得到的无线存储至数据库中，和后续所检测到的曲线进行关联性分析。如下图所示
如上图所示，在t0-t1时间段中电机开始得电，且在该时间段内会瞬间得到一个比较高的脉冲大电流，即启动电流。而在t1-t2时间段内，此时电机的转子开始转动，电机伴随着出现反电势，电流逐渐降低，t2-t3时间段内，电机已经进入相对平缓的运行转台，电机各方面工作相对稳定;在t3时间点是开关动静触点刚刚接触时间，高负荷瞬间加载至电机中，此时电流也会随之而增加，最后电流在t4时间点达到一个最高值状态，与此同时在t4时间点限位开关也会跟着动作，并将线路中的电流彻底切断。基于对实际某个变电站中的隔离开关传动机构卡涩、合闸不充分的CJ7A隔离开关进行测试，就系统显示结果而言，隔离开关电机动作电流是A、B、C三相的电流值大小分别为2.7A、2.5A以及2.6A，要明显高于隔离开关操作机构的额定动作电流值1.9A。因此就该结果不难发现，电机和隔离开关之间的传统机构卡滞以及隔离开关分合不到位等情况的出现，主要是由于电机内部的绕组出现问题所致。
3.数据的收集与信息交互
3.1电量消耗的收集与信息交互
为了尽可能的降低对电动机运行可能产生的影响，目前主要基于一种性能相对优越的传感器设备，霍尔电流传感器设备从而进行参数信息的收集。该传感器设备的输出的电压信号与电动机电流的变化呈正相关关系。第一，利用中央处理器的高速输入模块HSH分析计算得到周波频次，并得到采样/保持器的控制频次，中央处理器基于对一个周期进行32点的频次采集，并集合傅式算法将时间内收集到的电流消耗转变为电流信息。有现场监控模块收集到现场的信息，并利用现场所搭建的网络通信总线将其传达至上位机模块。现场监测模块与上位机之间主要利用RS485通信（主从通信方式）的方式进行可靠连接，接口芯片主要选用MAX485（Maxim公司的一种RS-485芯片）.
3.2主轴转速的检测
增量式旋转光电编码设备安置在电动机的转动主轴上从而用于检测系统的转轴角位置。其主要基于圆光栅（载体为圆形的光栅），利用光电转换机制，将轴旋转角位移转换为电脉冲信息。该传感器的主要优点在于重量特别小、所需要的力矩不高且工作可靠性更强。当主轴开始转动时，编码器则会跟着输出A和B两路相位角度差在90度的正交脉冲信号。通过对该信号的分析与处理，即对A和B的信号的相对相位的确定，从而得到码盘（测量角位移的数字编码器）的整个转动方向。如若某情况下，A明显超前于B则可以判定当前为正的转動方向，否则继而反向转动。这就是正交信号具备的可识别性的优势。基于计数器设备可以对采集到的A/B两路进行计数，并由此得到角位移的变化情况。
利用旋转光电编码器设备所输出的两路正交脉冲信号，基于光电隔离处理，再利用施密特触发器进行进一步的整形处理，从而可以得到A与反相A 以及B与反相B的矩形波信号。再将施密特触发器处理得到的四路波形通过单稳器件，由此得到各自上升沿以及下降沿信号，将各个脉冲信号通过“与或非”电路，即可实现对各个信号的处理，输出反应角位移的信号P、P1。基于三片4029（cd4029芯片）构成的十二位加减计数器，两路加减脉冲信号经过计数器的计算，得到10位二进制的编码信息，其结果和角位移逐一对应。收集系统按照固定的采样频次从而读得该10位结果信息，得到隔离开关操作期间的主轴角位移的时间变化曲线。
4.结束语
随着现代社会发展越来越快，无论是工业领域还是人们日常生活方面均出现了大量的新型的且更为先进的用电设备，而与此同时对于供电质量的可靠性以及用电量方面提出了更高的要求。电力系统主要由各个电力设备以及用户等多方面组成，电气设备的运行工况则直接决定了整个系统的运行情况，因此对于相关部门务必加强对电气设备的监控与管理，从而确保其运行状态。隔离开关是变电站系统最为常见的设备之一，日常使用中需要经常性的对其进行分合闸作业，而长时间的高负荷运行加上工作环境复杂性经常会导致隔离开关工作异常等情况发生。为了确保整个电力系统运行的可靠性以及现场检修维护等作业的安全性，需要对隔离开关进行全面监控与管理。基于电动隔离开关状态监测及诊断系统可以利用上位机设备从而浏览近一段时间内隔离开关的操作情况、数据信息等并以此判断设备当前的运行健康与否。此次探究主要针对电动隔离开关的状态监控、诊断进行。隔离开关工作状态的监控，不但可以为设备是否需要进行维护保养提供必要的参照依据，同时也可以用于判断相关检修工作的落实是否到位，检修质量是否达标。该技术的应用无疑可以大大提升整个设备的利用质量，降低设备被迫停止运行的概率，有利于电力系统的持续、稳定运行。
参考文献
[1]陈晓彬， 郑永强， 孙玉彤. 直流电源系统运行方式及隔离开关状态监视方法[J]. 广东电力， 2017（7）：19-19.
[2]郭煜敬， 陈士刚， 李少华， et al. 基于经验模态分解及支持向量机的高压隔离开关机械故障诊断方法[J]. 高压电器， 2018， 54（09）：18-24.
[3]李大卫， 张恩伟， 徐党国， et al. 基于电机电流特征量的隔离开关机械缺陷诊断方法研究[J]. 华北电力技术， 2016（1）：42-47.