一种断路器机械特性检测方法技术

本发明专利技术涉及一种断路器机械特性检测方法，断路器的控制回路以直流恒压供电，通过检测断路器控制回路的分合闸线圈电流，进而分析分合闸电磁铁的动作状态，最终判断断路器机械特性；其中，分合闸电磁铁的电压与电流对应关系采用表述：式中，U为线圈供电电压；R为线圈电阻；L为线圈等效电感；为进一步表达铁芯速度对电流影响，将上式化为：式中，δ为电磁铁气隙；ν为气隙变化速度即铁芯运动速度；本发明专利技术同现有技术相比，不仅能够检测所有操作机构为弹簧的断路器，包括传统检测技术无法检测的C-GIS开关，而且节约了检修人工和成本，提高了现场劳动生产率。

【技术实现步骤摘要】
[
]本专利技术涉及断路器检测
，具体地说是一种断路器机械特性检测方法。[
技术介绍
]目前，现有的检测断路器机械特性的技术，大都为通过开关的行程-时间曲线来定义并检测断路器的机械特性，由于其针对的开关种类比较单一，对于不同的断路器种类往往需要配备不同的传感器，并且需要检测的时间比较固定，只能在断路器大修的时间才能进行检测；除此之外，该检测技术的检测时间较长，接线也比较复杂，只能单一的检测时间参数，无法提供时间信息在内的断路器控制回路电流波形信息，并且对于已投运的C-GIS开关也无法检测，这给本领域的检测工作带来了不便。[
技术实现思路
]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种断路器机械特性检测方法，不仅能够检测所有操作机构为弹簧的断路器，包括传统检测技术无法检测的C-GIS开关，而且节约了检修人工和成本，提高了现场劳动生产率。为实现上述目的设计一种断路器机械特性检测方法，所述断路器的控制回路以直流恒压供电，通过检测断路器控制回路的分合闸线圈电流，进而分析分合闸电磁铁的动作状态，最终判断断路器机械特性；其中，分合闸电磁铁的电压与电流对应关系采用下式表述： U = Ri ( t ) + d ( Li ) dt ]]>式中，U为线圈供电电压；R为线圈电阻；L为线圈等效电感；为进一步表达铁芯速度对电流影响，将上式化为： U = Ri ( t ) + L di dt + vi dL dδ ]]>式中，δ为电磁铁气隙；ν为气隙变化速度即铁芯运动速度。作为优选，将分合闸电磁铁的动作过程分为铁芯静止阶段、铁芯始动、铁芯撞击弯板、铁芯继续运动和铁芯运动到最大行程，其中，1)铁芯静止阶段：即断路器发出分闸命令后，线圈两端上电，在T0时刻前，铁芯未动；在T0～T1期间，电流按指数规律变化，该电流采用下式表达： i = U R ( 1 - e - t L δ = 0 / R ) ]]>上升时间为： t s = L δ = 0 R ( 1 1 - I d R / U ) = T 1 - T 0 ]]>式中，Lδ＝0为电磁铁气隙为0时的电感；上式可见，线圈电压的变化、匝间短路造成的线圈电阻减小均影响T1；线圈电阻的大小影响电流增长的斜率K0；将T1、K0作为监测对象和故障诊断的依据；2)铁芯始动：当电流增加到一定值时，电磁吸力大到足以克服复位弹簧弹力和铁芯自身重力之和，即T1时刻，铁芯开始运动，速度逐渐增加，电磁铁气隙逐渐减小，则电流也逐渐减小；3)铁芯撞击弯板：在T2时刻，铁芯撞击弯板，铁芯克服自身重力、弹簧弹力及脱扣半轴的反作用力，铁芯的运动速度降低，电流出现局部的增加；4)铁芯继续运动：在T3时刻，铁芯推动脱扣半轴转动后，继续向上运动，铁芯运动速度增加，电流出现局部的减小，T3值的大小反映脱扣半轴阻力的大小；5)铁芯运动到最大行程：铁芯运动到T4时刻，达到最大行程并保持在此位置，此时的电感为另一常数，电流按指数规律上升到稳态值，稳态值由电源电压和线圈内阻决定。本专利技术同现有技术相比，具有如下优点：(1)能够检测所有操作机构为弹簧的断路器，包括传统检测技术无法检测的C-GIS开关；(2)据统计，60％-70％的断路器缺陷或故障是由断路器机构缺陷造成的，因此此项检测方法能够填补现有断路器机械特性检测对于断路器操作机构检测的空白；(3)运用此检测方法只需要对比前后两次的检测波形就能判断出断路器机械特性的好坏，其判断依据简单，避免了“无病也修”的盲目检修现象，节约了检修人工和成本，优化了检修策略；(4)运用此项检测方法，通过结合常规倒闸操作，测试并判断每台断路器仅需要1名运行人员，时间仅为10分钟；而传统的检测方法检修一台断路器则需2-3人，耗时2-3个小时；因此，本专利技术所述的检测方法极大的提高了现场劳动生产率，也避免了由于人员和设备数量差异巨大的矛盾导致的配网开关设备检修超周期现象。[附图说明]图1是本专利技术的分闸线圈电流-时间变化曲线图；[具体实施方式]下面结合具体实施例对本专利技术作以下进一步说明：本专利技术通过检测断路器控制回路的分合闸线圈电流来判断断路器机械特性的好坏。分合闸电磁铁在断路器操动机构中有重要地位，负责传递断路器分、合闸指令，以电磁力触发机械系统，完成分、合闸动作。分合闸电磁铁在长期运行会出现各种原因引起的铁芯卡涩、匝间短路等故障，将造成断路器机械性能的下降，严重时造成断路器的拒分、拒合、误分、误合。因此，对断路器分合闸电磁铁进行深入分析，能完全判断断路器机械特性的好坏。断路器控制回路以直流恒压供电，检测一般采用包含信息量最丰富的电磁铁线圈电流来分析电磁铁的状态。电磁铁线圈电流曲线是电磁铁运动过程的动态曲线，包含电流与气隙及铁芯运动速度、电磁力与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断路器机械特性检测方法，其特征在于：所述断路器的控制回路以直流恒压供电，通过检测断路器控制回路的分合闸线圈电流，进而分析分合闸电磁铁的动作状态，最终判断断路器机械特性；其中，分合闸电磁铁的电压与电流对应关系采用下式表述：U=Ri(t)+d(Li)dt]]>式中，U为线圈供电电压；R为线圈电阻；L为线圈等效电感；为进一步表达铁芯速度对电流影响，将上式化为：U=Ri(t)+Ldidt+vidLdδ]]>式中，δ为电磁铁气隙；ν为气隙变化速度即铁芯运动速度。

【技术特征摘要】
1.一种断路器机械特性检测方法，其特征在于：所述断路器的控制回路以直流
恒压供电，通过检测断路器控制回路的分合闸线圈电流，进而分析分合闸电
磁铁的动作状态，最终判断断路器机械特性；
其中，分合闸电磁铁的电压与电流对应关系采用下式表述：
U = Ri ( t ) + d ( Li ) dt ]]>式中，U为线圈供电电压；R为线圈电阻；L为线圈等效电感；
为进一步表达铁芯速度对电流影响，将上式化为：
U = Ri ( t ) + L di dt + vi dL dδ ]]>式中，δ为电磁铁气隙；ν为气隙变化速度即铁芯运动速度。
2.如权利要求1所述的断路器机械特性检测方法，其特征在于：将分合闸电磁
铁的动作过程分为铁芯静止阶段、铁芯始动、铁芯撞击弯板、铁芯继续运动
和铁芯运动到最大行程，其中，
1)铁芯静止阶段：即断路器发出分闸命令后，线圈两端上电，在T0时刻前，
铁芯未动；在T0～T1期间，电流按指数规律变化，该电流采用下式表达：
i = U R ( 1 - e - t L δ = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，潘瑾，庞先海，景皓，顾朝敏，孙祎，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河北省电力公司电力科学研究院，河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：北京;11