论文部分内容阅读
摘要：随着技术水平的快速提升，自动化技术在很多行业都有了应用。对于发电厂来说，电气自动化已经成为了最主要的应用内容，对于提升发电厂的运行水平具有重要作用。在发电厂电气自动化中断路器是最为重要的组成部分之一，在很大程度上影响到自动化系统的安全性和稳定性，所以需要加强断路器的在线监测，能够实时明确断路器所处状态，从而保证发电厂运行的安全性。
关键词：发电厂;电气自动化;断路器;在线监测
0 引言
从目前来看，发电厂所采取的电气自动化技术本质上属于集成系统，可以实现发电厂的一体化控制，不但可以实现遥控开关、脉冲采集、远程通信等功能，同时可以完成继电保护以及远程管理等不同的功能。对于电气自动化系统来说，高压断路器是最为重要的组成部分，直接决定着整个系统的安全性，所以需要加强继电器状态的在线监测，这是保证其处在良好工作状态的关键，这对于确保发电厂安全运行具有非常现实的意义。
1 发电厂电气自动化系统的结构以及基本功能
某发电厂的电气自动化系统主要包括电器网控制、机组电气两部分，电器网主要对发电厂和输电网进行连接，而机组电气属于发电厂运行最为关键的部分。发电厂中应用电气自动化系统能够有效提升运行的自动化水平，其基本功能主要有：
1.1有效提升发电厂的自动化水平
利用电气自动监控系统可以保证发电厂的实际用电能够自动化控制，可以利用智能测控系统准确监测正常生产过程中应用的不同等级电压，并且ECMS系统能够和发电厂原有DCS系统实现有效兼容，可以提升管理的效率。同时，利用电气控制系统能够对发电厂升压站进行实时监测，可以对发变组以及电度表等设备实施监测，能够保证其运行安全性。相关人员在DCS系统实施操作过程中，可以通过远程操作的方式对全部电气设备进行控制，因为ECMS和DCS系统可以兼容，因此ECMS操作人员在获取相应授权的基础上就可以对DCS实施操作。
1.2 能够对断路器实施在线监测
对于断路器实施的在线监测最主要的内容包括其机械性能、绝缘性能、触头的使用寿命以及回路的完整性等等。从现阶段来看，对于断路器的状态实施在线监测更多是从如下几个方面来进行的：
第一，机械性能情况。经过多年的发展，目前对于断路器机械性能的测量技术已经逐渐成熟，但是想要进行有效的在线监测还具有较大的困难;
第二，GIS机械振动情况。关于此方面的在线监测正处于试验阶段，很快可以大规模应用;
第三，触头电寿命。就是指随着断路器的使用触头的磨损情况是否能够满足正常使用要求;
第四，真空泡测量情况。此方面目前更集中在理论研究方面，很难应用在实践当中。
2 发电厂电气自动化中断路器的在线监测分析
目前来看，对于发电厂断路器所进行的状态监测主要集中在真空断路器、SF6断路器等类型断路器的监测，重点集中在断路器电寿命的监测方面。对断路器电寿命实施线上监测的根据是触头烧损程度、开断电流的高低等等。
2.1断路器电寿命检修根据剖析
第一，通过对断路器的运行原理以及电磨损情况进行分析能够得知，断路器执行动作时会形成电弧，这是影响断路器电寿命最主要的依据。长期受到电弧的影响，断路器的触头会发生烧损，直接影响到断路器的使用寿命，而开断电弧所形成的能量（电流、燃弧时间）直接影响着触头的磨损情况。由有关的研究资料可以知道，对于单次开断而言尽管燃弧时长每次都有一定的差别，然而均值是比较接近的。整体而言，随机要素对于燃弧时长的作用是十分有限的，可仅仅将开断电流当做断路器的电损耗标记。可利用触头损耗公式核算开断耗损程度且求其的总和，可把其当作评判断路器电寿命的标记，这种模式是当前时期评断断路器寿命比较合理的方式。
第二，整体而言，断路器触头的电耗损量（m）是绝对量，而这种量的数值与燃弧电流密切关联。但是现阶段很难从断路器的生产方处获取总允许磨损量以及触头磨损的相应公式，因此很难以此来判定断路器实际磨损量和电寿命所处情况。正常情况下断路器的生产方会提供断路器开断次数和开断电流之间的关系曲线，生产方会利用等效开断试验来获取，其准确性相对较高，可以以此来判定断路器触头的磨损和电寿命情况。具体操作为：
假设M表示额定开断电流状况下每次开断电耗损，N表示准许开断的频次，这种情况下断路器所能承受的磨损综合能够以N×M代表。此外，假设M表示任一开断电流下一次开断电耗损，由断路器制造企业所供给的N-Ib曲线可以获得任一开断电流相匹配的承受范围内的开断频次Nb，这种情况下断路器能够承受的耗损总量能够以Nb×m表示。相应的可以得到断路器在任一开断电流状况下开断单次电耗损量等同于触头能够承受的耗损总量的相对耗损数值，详细计算方法是：
总的来说，只要能够获取断路器实际开断电流情况，就可以利用N-Ib曲线来得到相对应的允许开断次数，在此基础上就能够获取触头的磨损量。
2.2 对于断路器机械寿命的监测
在进行断路器机械寿命监测时，主要是利用分布式保护测控装置来进行，其通过对断路器分合闸线圈电流波形的监测来实施最终的分析判定。对于断路器来说，分合闸线圈是最为重要的元件之一，可以通过电流传感器准确测出电流的具体波形，如图1所示。
其中T0表示分合命令到达时间，T1表示铁芯开始运行时间，T2表示铁芯触动操作机构的负载而明显降速或者停止的时间，T3表示开关辅助接点断开线圈电路的时间。不同节点之间的时间段长短会受到不同因素的影响，其中T1-T0和控制电源、线圈电阻直接相关，而T2-T1能够充分体现出电磁铁是否可以正常运行，同时也可以反映出电磁铁释放机械负载的情况，T3-T2则能够体现出操作传动系统运行的具体情况。从纵坐标来看，可以通过不同的电流情况体现出电源电压、线圈电阻、电磁铁铁芯运行速度方面的信息。通过对上述这些参数的变化情况分析就能够判定出断路器某些机械故障的发展情况，特别是对于拒分以及拒合等故障更是能够准确体现出来。
采用上述方法可以通过测控设施亦或保护测控一体化设备达成对断路器的线上监视，可以科学评判发电企业电气自动化中断路器所呈现的形态。
3 结束语
近些年发电厂的電气自动化系统有了较大的发展，随着信息技术的快速提升，在其中增设在线监控系统是目前和今后一定时期的发展趋势，通过在线监控系统能够对自动化系统中的断路器运行状态实施有效监控，能够第一时间发现存在的问题并解决，进而确保整个电气自动化系统的平稳运转。本论文重点论述了发电厂电气自动化系统的架构和基础性能，在此基础上分析了发电厂电气自动化中断路器的在线监测内容，通过本文的介绍能够对发电厂提升运行安全性提供一定参考和帮助。
参考文献：
[1]蓝尧. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现研究[J]. 科技展望， 2016（03）：15-17
[2]吕宝英. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现[J]. 科技视界， 2015（04）：18-19
[3]李春; 彭涛. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现[J]. 中国电力教育， 2011（03）：88-91
[4]张晔. 发电厂电气设备状态监测和故障诊断的改进研究[D]. 华北电力大学（北京）， 2016（03）：18-19
作者简介：余祥琪（1987-），男，本科，主要从事水利发电相关工作。
关键词：发电厂;电气自动化;断路器;在线监测
0 引言
从目前来看，发电厂所采取的电气自动化技术本质上属于集成系统，可以实现发电厂的一体化控制，不但可以实现遥控开关、脉冲采集、远程通信等功能，同时可以完成继电保护以及远程管理等不同的功能。对于电气自动化系统来说，高压断路器是最为重要的组成部分，直接决定着整个系统的安全性，所以需要加强继电器状态的在线监测，这是保证其处在良好工作状态的关键，这对于确保发电厂安全运行具有非常现实的意义。
1 发电厂电气自动化系统的结构以及基本功能
某发电厂的电气自动化系统主要包括电器网控制、机组电气两部分，电器网主要对发电厂和输电网进行连接，而机组电气属于发电厂运行最为关键的部分。发电厂中应用电气自动化系统能够有效提升运行的自动化水平，其基本功能主要有：
1.1有效提升发电厂的自动化水平
利用电气自动监控系统可以保证发电厂的实际用电能够自动化控制，可以利用智能测控系统准确监测正常生产过程中应用的不同等级电压，并且ECMS系统能够和发电厂原有DCS系统实现有效兼容，可以提升管理的效率。同时，利用电气控制系统能够对发电厂升压站进行实时监测，可以对发变组以及电度表等设备实施监测，能够保证其运行安全性。相关人员在DCS系统实施操作过程中，可以通过远程操作的方式对全部电气设备进行控制，因为ECMS和DCS系统可以兼容，因此ECMS操作人员在获取相应授权的基础上就可以对DCS实施操作。
1.2 能够对断路器实施在线监测
对于断路器实施的在线监测最主要的内容包括其机械性能、绝缘性能、触头的使用寿命以及回路的完整性等等。从现阶段来看，对于断路器的状态实施在线监测更多是从如下几个方面来进行的：
第一，机械性能情况。经过多年的发展，目前对于断路器机械性能的测量技术已经逐渐成熟，但是想要进行有效的在线监测还具有较大的困难;
第二，GIS机械振动情况。关于此方面的在线监测正处于试验阶段，很快可以大规模应用;
第三，触头电寿命。就是指随着断路器的使用触头的磨损情况是否能够满足正常使用要求;
第四，真空泡测量情况。此方面目前更集中在理论研究方面，很难应用在实践当中。
2 发电厂电气自动化中断路器的在线监测分析
目前来看，对于发电厂断路器所进行的状态监测主要集中在真空断路器、SF6断路器等类型断路器的监测，重点集中在断路器电寿命的监测方面。对断路器电寿命实施线上监测的根据是触头烧损程度、开断电流的高低等等。
2.1断路器电寿命检修根据剖析
第一，通过对断路器的运行原理以及电磨损情况进行分析能够得知，断路器执行动作时会形成电弧，这是影响断路器电寿命最主要的依据。长期受到电弧的影响，断路器的触头会发生烧损，直接影响到断路器的使用寿命，而开断电弧所形成的能量（电流、燃弧时间）直接影响着触头的磨损情况。由有关的研究资料可以知道，对于单次开断而言尽管燃弧时长每次都有一定的差别，然而均值是比较接近的。整体而言，随机要素对于燃弧时长的作用是十分有限的，可仅仅将开断电流当做断路器的电损耗标记。可利用触头损耗公式核算开断耗损程度且求其的总和，可把其当作评判断路器电寿命的标记，这种模式是当前时期评断断路器寿命比较合理的方式。
第二，整体而言，断路器触头的电耗损量（m）是绝对量，而这种量的数值与燃弧电流密切关联。但是现阶段很难从断路器的生产方处获取总允许磨损量以及触头磨损的相应公式，因此很难以此来判定断路器实际磨损量和电寿命所处情况。正常情况下断路器的生产方会提供断路器开断次数和开断电流之间的关系曲线，生产方会利用等效开断试验来获取，其准确性相对较高，可以以此来判定断路器触头的磨损和电寿命情况。具体操作为：
假设M表示额定开断电流状况下每次开断电耗损，N表示准许开断的频次，这种情况下断路器所能承受的磨损综合能够以N×M代表。此外，假设M表示任一开断电流下一次开断电耗损，由断路器制造企业所供给的N-Ib曲线可以获得任一开断电流相匹配的承受范围内的开断频次Nb，这种情况下断路器能够承受的耗损总量能够以Nb×m表示。相应的可以得到断路器在任一开断电流状况下开断单次电耗损量等同于触头能够承受的耗损总量的相对耗损数值，详细计算方法是：
总的来说，只要能够获取断路器实际开断电流情况，就可以利用N-Ib曲线来得到相对应的允许开断次数，在此基础上就能够获取触头的磨损量。
2.2 对于断路器机械寿命的监测
在进行断路器机械寿命监测时，主要是利用分布式保护测控装置来进行，其通过对断路器分合闸线圈电流波形的监测来实施最终的分析判定。对于断路器来说，分合闸线圈是最为重要的元件之一，可以通过电流传感器准确测出电流的具体波形，如图1所示。
其中T0表示分合命令到达时间，T1表示铁芯开始运行时间，T2表示铁芯触动操作机构的负载而明显降速或者停止的时间，T3表示开关辅助接点断开线圈电路的时间。不同节点之间的时间段长短会受到不同因素的影响，其中T1-T0和控制电源、线圈电阻直接相关，而T2-T1能够充分体现出电磁铁是否可以正常运行，同时也可以反映出电磁铁释放机械负载的情况，T3-T2则能够体现出操作传动系统运行的具体情况。从纵坐标来看，可以通过不同的电流情况体现出电源电压、线圈电阻、电磁铁铁芯运行速度方面的信息。通过对上述这些参数的变化情况分析就能够判定出断路器某些机械故障的发展情况，特别是对于拒分以及拒合等故障更是能够准确体现出来。
采用上述方法可以通过测控设施亦或保护测控一体化设备达成对断路器的线上监视，可以科学评判发电企业电气自动化中断路器所呈现的形态。
3 结束语
近些年发电厂的電气自动化系统有了较大的发展，随着信息技术的快速提升，在其中增设在线监控系统是目前和今后一定时期的发展趋势，通过在线监控系统能够对自动化系统中的断路器运行状态实施有效监控，能够第一时间发现存在的问题并解决，进而确保整个电气自动化系统的平稳运转。本论文重点论述了发电厂电气自动化系统的架构和基础性能，在此基础上分析了发电厂电气自动化中断路器的在线监测内容，通过本文的介绍能够对发电厂提升运行安全性提供一定参考和帮助。
参考文献：
[1]蓝尧. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现研究[J]. 科技展望， 2016（03）：15-17
[2]吕宝英. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现[J]. 科技视界， 2015（04）：18-19
[3]李春; 彭涛. 发电厂电气自动化中断路器状态在线监测的实现[J]. 中国电力教育， 2011（03）：88-91
[4]张晔. 发电厂电气设备状态监测和故障诊断的改进研究[D]. 华北电力大学（北京）， 2016（03）：18-19
作者简介：余祥琪（1987-），男，本科，主要从事水利发电相关工作。