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0 引言

在電力系統(tǒng)中，GIS（氣體絕緣封閉組合電器）高壓隔離開關(guān)的作用是： 在檢修維護(hù)工作時將帶電運(yùn)行的電氣設(shè)備與停電檢修或處于備用的電氣設(shè)備隔離開來，這就要求隔離開關(guān)必須有足夠的開斷隔離距離[1-4]。對于戶外敞開式隔離開關(guān)，雖然可以通過肉眼觀察到隔離開關(guān)的動作狀態(tài)，但GIS 設(shè)備中的隔離開關(guān)是利用SF6氣體將其封閉在絕緣筒內(nèi)的，不能直接觀測到動靜觸頭的分合到位情況[5-7]，只能通過機(jī)構(gòu)箱上的位置指針、匯控柜內(nèi)的分合閘燈和后臺位置來間接判定隔離開關(guān)的動作狀態(tài)[8]。所以極易發(fā)生因傳動軸套破裂、連桿材質(zhì)不良引起的斷軸、到位行程開關(guān)位置不正，最后導(dǎo)致機(jī)構(gòu)分合不到位、動靜觸頭開距不足、位置判定失效等故障。而此類故障如果發(fā)現(xiàn)不及時，將可能造成“帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)”“帶接地開關(guān)送電”等惡性事故，嚴(yán)重危害到電網(wǎng)和人身安全[9-11]。

目前，行業(yè)內(nèi)普遍通過檢測支柱絕緣子裂痕、帶點(diǎn)接觸點(diǎn)溫度等指標(biāo)間接判斷高壓隔離開關(guān)的狀態(tài)，例如應(yīng)用絕緣子上的超聲波探傷器、對觸頭進(jìn)行紅外線測溫或者檢測觸頭尾部的壓力來判斷動作狀態(tài)。但是，直接對GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，仍然缺乏行之有效的方法。國內(nèi)外已有大量文獻(xiàn)針對10～35 kV 中壓開關(guān)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測展開研究，有文獻(xiàn)指出10～35 kV 中壓開關(guān)設(shè)備的分合閘操作儲能彈簧驅(qū)動電磁鐵線圈電流及儲能彈簧驅(qū)動電機(jī)電流可以作為判斷中壓斷路器機(jī)械特性的指標(biāo)，而且可以通過軟件模擬出電機(jī)的機(jī)械動態(tài)行進(jìn)過程，進(jìn)而有效反映操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，其研究結(jié)果可作為220 kV GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測的重要參考依據(jù)。

結(jié)合已有文獻(xiàn)研究成果，本文提出一種基于電流分析法的GIS 隔離開關(guān)動作狀態(tài)監(jiān)測裝置。該裝置首先對220 kV GIS 高壓隔離開關(guān)分合閘過程中操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流進(jìn)行采集，繪制電流-時間曲線，并與投運(yùn)時電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行比對，進(jìn)而判定隔離開關(guān)刀閘是否存在卡阻、隔離刀閘的分合過程是否完整、隔離開關(guān)的動靜觸頭開距/插入深度是否到位等，并通過試驗(yàn)進(jìn)行充分的驗(yàn)證和應(yīng)用，裝置研發(fā)成功能有效提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。

1 GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)在線監(jiān)測的技術(shù)難點(diǎn)

GIS 高壓隔離開關(guān)主要作用是將高壓設(shè)備與高壓電網(wǎng)進(jìn)行隔離[12]，因此它并不具備滅弧能力，也就不能直接投切負(fù)荷電流和開斷短路電流[13-15]。通常，220 kV GIS 高壓隔離開關(guān)通過驅(qū)動電機(jī)帶動操作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)動靜觸頭的分（合）閘動作，實(shí)現(xiàn)對帶觸點(diǎn)隔離開關(guān)設(shè)備主電路的開斷與關(guān)合[16]。其中，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)由連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)等部件組成，高壓隔離開關(guān)的動靜觸頭通過操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動連桿動作來可靠地完成分合閘操作，操作機(jī)構(gòu)動作的特點(diǎn)是： 在執(zhí)行動作時，機(jī)械機(jī)構(gòu)瞬變，機(jī)構(gòu)動作會伴隨著沖擊、振動；在閉合通電時，隔離開關(guān)又長時間不動作，一旦有故障發(fā)生，又會要求隔離開關(guān)動作穩(wěn)定可靠。根據(jù)高壓隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)動作的特點(diǎn)，高壓隔離開關(guān)操動機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行尤為重要，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。GIS 隔離開關(guān)操作結(jié)構(gòu)在多次動作后，一些操作機(jī)構(gòu)中連桿機(jī)構(gòu)零部件的強(qiáng)度和剛度會變差，容易產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致隔離開關(guān)卡死，使之難以斷開，造成故障。同時，由于GIS 高壓隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)帶動操作機(jī)構(gòu)完成的每一次分合閘投切動作，都會對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械部件造成損傷，且存在損傷累加效應(yīng)，因此對隔離開關(guān)機(jī)械特性進(jìn)行在線監(jiān)測是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，也符合國家電網(wǎng)建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的需求[17-20]。

目前，220 kV GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測的技術(shù)難點(diǎn)在于： 由于GIS 設(shè)備中的隔離開關(guān)是封閉在絕緣筒內(nèi)的，不能直接觀測到隔離開關(guān)動靜觸頭的分合到位情況，只能通過機(jī)構(gòu)箱上的位置指針、匯控柜內(nèi)的分合閘燈和后臺位置來間接判定隔離開關(guān)的動作狀態(tài)，如圖1 和圖2 所示?，F(xiàn)階段對于此類缺陷的反措手段多是對GIS 連桿進(jìn)行劃線，但存在以下幾點(diǎn)不足： 部分廠家的機(jī)構(gòu)連桿在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部，無法劃線；劃線方式不僅工作量大，而且大量倒閘操作還存在安全隱患；標(biāo)識線的觀測手段嚴(yán)重不足，GIS 結(jié)構(gòu)緊湊，觀測存在盲區(qū)，夜間難以觀測；傳動軸和動觸頭連接若脫扣，劃線標(biāo)識無法起到作用。

2 GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測原理

2.1 基于電流法的GIS 隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測原理

圖1 指針指示刀閘在合閘位置

圖2 指針指示刀閘在分閘接地位置

高壓隔離開關(guān)一般采用220 V 交流異步電動機(jī)通過連桿驅(qū)動操作結(jié)構(gòu)，而連桿操作機(jī)構(gòu)扭矩大小可由驅(qū)動電機(jī)扭矩反映出來，電機(jī)扭矩大小又與電機(jī)工作電流存在一定的對應(yīng)關(guān)系[4]。為了實(shí)現(xiàn)對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性的在線監(jiān)測，需要研究操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動的電動機(jī)特性并分析其數(shù)學(xué)模型，異步電動機(jī)T 型簡化等效電路模型如圖3 所示。

圖3 異步電動機(jī)T 型簡化等效電路模型

圖3 中，r1，x1分別為異步電動機(jī)定子繞組等效電阻和等效漏電抗；r2′，x2′分別為折算到定子上后電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組等效電阻和等效漏電抗；rm，xm分別為異步電動機(jī)等效勵磁電阻和等效鐵芯勵磁電抗；分別為異步電動機(jī)等效定子電動勢和等效后的轉(zhuǎn)子電動勢；s 為轉(zhuǎn)差率。

異步電動機(jī)剛啟動時，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。電機(jī)轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，n=0，則s=1，代表電機(jī)軸上機(jī)械負(fù)載的附加電阻，相當(dāng)于簡化等效電路負(fù)載處于短路狀態(tài)，阻抗減小，電流增加，故電機(jī)啟動瞬時電流很大。

同時根據(jù)公式：

式中： T 為電機(jī)轉(zhuǎn)矩；KT為比例系數(shù)；Φm為氣隙磁通；I 為電機(jī)電流。當(dāng)電機(jī)扭矩T 增大時，根據(jù)式（1），可以看出電流也隨之增加，因此操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流大小可以間接反映出操作機(jī)構(gòu)連桿受力狀況。

通常，隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)線圈額定電流為1～2 A，而驅(qū)動電機(jī)帶載時瞬間啟動電流較大，為此采用20 A：1 A 交流電流互感器采集驅(qū)動電機(jī)線圈電流，并繪制電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線，如圖4 所示。根據(jù)電流-時間曲線及其包絡(luò)線，可以判斷出GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)是否存在卡澀、開距不足、電機(jī)線圈斷線、斷桿及隔離開關(guān)刀口合閘不到位等故障。

圖4 電機(jī)線圈電流-時間曲線關(guān)系

圖4（a）為合閘位到分閘位電流隨時間變化曲線，分閘位通常也是接地位，從合閘位的動靜觸頭刀口脫離開始到分閘位，在分閘瞬間，即電機(jī)從靜態(tài)啟動，電流有沖擊，直到分閘位結(jié)束前驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行過程中電流基本沒有變化，到達(dá)分閘位后電機(jī)停止，電流恢復(fù)到零值。圖4（a）繪出了電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線，通常將運(yùn)維檢修后或首次投運(yùn)時的電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行存儲，將歷史曲線同存儲的電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行比對，若偏離則說明隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)存在問題。

圖4（b）為分閘位到合閘位隨時間變化曲線，從分閘位到動靜觸頭接觸時的合閘位，在合閘瞬間，即電機(jī)從靜態(tài)啟動，電流有沖擊，一直到合閘位進(jìn)入刀口前運(yùn)行過程中電流基本沒有變化，動靜觸頭接觸后進(jìn)入刀口電流開始增加，到達(dá)完全合閘后電機(jī)停止，電流恢復(fù)到零值。圖4（b）繪出了電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線，通常將運(yùn)維檢修后或首次投運(yùn)時的電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行存儲，將歷史曲線同存儲的電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行比對，若偏離則說明隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)存在問題。

對比發(fā)現(xiàn)，圖4（b）后段電流比圖4（a）后段電流大，電流出現(xiàn)一定的突起狀，其原因在于GIS隔離開關(guān)從動靜觸頭接觸開始進(jìn)入合閘位時，為了保證動靜觸頭可靠接觸，動靜觸頭靠彈簧壓力接觸，阻力較大，這2 組曲線描繪了隔離開關(guān)完整的動作過程。若圖4（b）中后段阻力消失，則表明隔離刀沒有進(jìn)入刀口；若后段阻力變短，則表明動靜觸頭壓力減小，存在接觸面積減小的可能；若曲線消失，表明驅(qū)動電機(jī)線圈斷線；若中間段電流超出正常值，則表明機(jī)構(gòu)存在卡澀等。

2.2 基于角位移傳感技術(shù)的GIS 高壓隔離開關(guān)機(jī)械狀態(tài)在線監(jiān)測原理

GIS 隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而旋轉(zhuǎn)角度和具體運(yùn)動位置與驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度和運(yùn)動位置是一一對應(yīng)的，通過隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度可以間接獲得GIS 隔離開關(guān)具體運(yùn)動位置，為此通過將旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器固定在驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，利用安裝在電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器可以間接獲得隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)連桿的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)位置，通過旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器采集旋轉(zhuǎn)式電位器阻值的變化數(shù)據(jù)可準(zhǔn)確判斷出隔離開關(guān)所處位置及狀態(tài)，即隔離開關(guān)觸頭處于合閘位、分閘位還是中間位。圖5所示為驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度隨時間變化曲線，其中A 點(diǎn)表示機(jī)械結(jié)構(gòu)所處位置為分閘位，B 點(diǎn)為中間某一位置，C 點(diǎn)為合閘位。由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)行時間與分合閘動作時間完全一致，根據(jù)隔離開關(guān)動靜觸頭行程-時間曲線，再結(jié)合操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)分合閘電流-時間曲線，可以更加準(zhǔn)確地判斷出隔離開關(guān)的動靜觸頭開距、刀閘插入深度及機(jī)構(gòu)存在卡澀具體位置等信息，同時根據(jù)總行程及總運(yùn)行時間，也可以獲得隔離開關(guān)分合閘平均速度。

3 隔離開關(guān)操作機(jī)械特性在線監(jiān)測裝置的設(shè)計

圖5 隔離開操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度隨時間變化曲線

GIS 隔離開關(guān)在工作時易發(fā)生操作機(jī)構(gòu)操作桿失靈、分合閘過程機(jī)構(gòu)卡澀、分合閘動靜觸頭接觸不到位、操作桿斷桿、驅(qū)動電機(jī)線圈斷線等故障，進(jìn)而影響GIS 隔離開關(guān)正常分合閘操作，類似事故已發(fā)生多起，威脅到電網(wǎng)運(yùn)行安全。為此，本文提出一種基于電流分析法的GIS 隔離開關(guān)動作狀態(tài)監(jiān)測裝置，該裝置首先對隔離開關(guān)分合過程中的操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，將采樣數(shù)據(jù)反饋至分析模塊進(jìn)行數(shù)理分析，再將采集的電流-時間曲線與投運(yùn)初期的電流-時間曲線及+5%包絡(luò)線進(jìn)行比對，可以判定隔離開關(guān)刀閘是否存在卡阻、刀閘的分合過程是否良好、隔離開關(guān)動靜觸頭開距及刀閘插入深度是否到位，并結(jié)合隔離開關(guān)操作桿行程-時間曲線可以準(zhǔn)確判斷出故障的具體位置。

大部分隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)采用單相交流異步電動機(jī)驅(qū)動，所以交流電機(jī)電磁線圈的電流波形中包含著診斷機(jī)械故障的重要信息。為了實(shí)現(xiàn)對其電磁線圈電流的監(jiān)測，設(shè)計時采用開口式電流互感器測量操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)線圈電流，并經(jīng)信號調(diào)理后送到A/D 采集電路，由微處理器電路處理后獲得電流值，旋轉(zhuǎn)式角位移傳感器選用10 kΩ 高精度旋轉(zhuǎn)式電位器，且將旋轉(zhuǎn)式位移傳感器同步安裝在操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)式電位器旋轉(zhuǎn)角度與電阻值一一對應(yīng)，通過電阻值的變化，進(jìn)而獲得電機(jī)角度的變化。為了將電阻值再轉(zhuǎn)化為電壓值，設(shè)計時給10 kΩ 高精度旋轉(zhuǎn)式電位器加入3.3 V DC 電壓信號，根據(jù)電阻分壓原理即可獲得電壓信號，即從10 kΩ 高精度旋轉(zhuǎn)式電位器中間輸出端獲得分壓后的電壓信號，電壓信號的大小與電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度成正比，其原理框圖如圖6 所示。

分閘位到合閘位命令輸入通過控制驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)的繼電器的一對常開輔助觸點(diǎn)給微處理器傳送合閘控制信號，微處理器電路接收到合閘命令后開始采集電流和電機(jī)角度信號，待合閘到位后，合閘位狀態(tài)發(fā)生改變，此時微處理器電路停止信號采集。

圖6 GIS 高壓隔離開關(guān)機(jī)械特性在線監(jiān)測裝置原理框圖

同樣，合閘位到分閘位命令輸入通過控制驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)的繼電器一對常開輔助觸點(diǎn)給微處理器傳送分閘控制信號，微處理器電路接收到分閘命令后開始采集電流和行程信號，待分閘到位后，分閘位狀態(tài)發(fā)生改變，此時微處理器電路停止采集。

采用分合閘命令控制微處理器同步采集電流和電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，可以保證電流和電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度信號采集的同步性，同時微處理器電路接收到分閘位狀態(tài)或合閘位狀態(tài)改變立即停止采集。

3.1 在線監(jiān)測裝置的電流采集電路設(shè)計

為采集操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流，選用0.5 級20 A∶20 mA 開口式電流互感器，同時為了將交流電流信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，在開口式電流互感器二次輸出端并聯(lián)1 個1 kΩ/3 W 的精密采樣功率電阻，然后通過全橋整流電路和電容濾波電路獲得直流電壓信號，將電壓信號傳送至高速A/D 采集芯片進(jìn)行電壓信號采集。GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流、角位移傳感器電壓信號均需要用到A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度、轉(zhuǎn)換速度至關(guān)重要，STM32 微處理器自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度慢、轉(zhuǎn)換精度低，因此，本文選用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片AD9226 對監(jiān)測電壓信號進(jìn)行采集。

3.2 EEPROM 存儲電路設(shè)計

考慮到需要保存電流包絡(luò)線以及存儲歷史數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測裝置選用鐵電存儲芯片MB85RC64V，該芯片讀寫次數(shù)可達(dá)10 億次。同時，在55 ℃的溫度測試環(huán)境下，該芯片至少可以持續(xù)運(yùn)行長達(dá)10 年，其工作溫度為-40 ℃～80 ℃，完全可以應(yīng)對我國大部分地區(qū)的工作環(huán)境。MB85RC64V 存儲芯片采用SOP8 的封裝設(shè)計，采用IIC 的通信方式與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其最大通信頻率為400 kHz，功耗較低，工作電壓為2.7～3.3 V，為保證IIC 的2 根數(shù)據(jù)線能夠穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，在SDA 和SCL 兩端分別接1 kΩ 上拉電阻，以確保信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4 在線監(jiān)測裝置性能測試

4.1 在線監(jiān)測裝置實(shí)驗(yàn)室電流標(biāo)定試驗(yàn)

由于高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)大多采用220 V 單相交流異步電機(jī)，工作電流一般在1～2 A，為了能夠準(zhǔn)確測量出高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)電流，需繪制出電流-時間曲線，以便獲得操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性，這就要求電機(jī)驅(qū)動電流值測量必須準(zhǔn)確。因此，在實(shí)驗(yàn)室對在線監(jiān)測裝置進(jìn)行電流測量標(biāo)定試驗(yàn)試時，主要借助0.5 級多功能三相電測量儀表校驗(yàn)裝置，該校驗(yàn)裝置操作簡單，使用方便。通過設(shè)置校驗(yàn)裝置輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流，由在線監(jiān)測裝置對標(biāo)準(zhǔn)電流值進(jìn)行測量，對比電流測試數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 校驗(yàn)裝置設(shè)定電流與在線監(jiān)測裝置實(shí)測電流對比

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定與測試，校驗(yàn)裝置產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電流與監(jiān)測裝置測量的電流數(shù)值誤差小于1%，滿足設(shè)計要求。

4.2 在線監(jiān)測裝置現(xiàn)場測試試驗(yàn)

為了驗(yàn)證在線監(jiān)測裝置現(xiàn)場的適應(yīng)性及監(jiān)測的可行性，在某供電公司新建220 kV 變電站220 kV GIS 隔離開關(guān)上安裝了1 套在線監(jiān)測裝置，并進(jìn)行了實(shí)際操作試驗(yàn)。測試時將開口式電流互感器串入被測電機(jī)電源回路上，旋轉(zhuǎn)電位器固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，這樣就可以監(jiān)測到隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)線圈電流，繪制電流-時間曲線，利用旋轉(zhuǎn)位移傳感器監(jiān)測操作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而獲得分合閘動靜觸頭行程-時間曲線。

分合閘動靜觸頭行程-時間曲線如圖7 所示，從圖中接地位到合閘位電流隨時間變化曲線可以看出： 電機(jī)全壓啟動瞬間電流沖擊較大，之后電流趨于平緩，最后當(dāng)?shù)堕l進(jìn)入刀口時阻力增加，且此時位置傳感器行程達(dá)到最大位置（圖中右下方直線），完成一個完整的接地位到合閘位的動作過程。圖中繪出了電流-時間±5%包絡(luò)線，其中，系列1 為正常運(yùn)行時的電流-時間曲線，系列2為+5%包絡(luò)線，系列3 為-5%包絡(luò)線。同時根據(jù)圖中曲線可以對隔離開關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行分析判斷，若電流-時間曲線偏離且高于投運(yùn)時記錄的電流-時間曲線，則表明隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)存在卡澀現(xiàn)象，且通過行程-時間曲線可以判斷機(jī)構(gòu)卡澀的具體位置；若曲線消失，則說明驅(qū)動電機(jī)線圈斷線。

圖7 驅(qū)動電機(jī)線圈電流-時間關(guān)系曲線

從圖7 可以直接看出GIS 隔離開關(guān)動作前后所處的位置，從接地位到隔離位的動作過程，即合閘過程；從隔離位到接地位，即分閘的動作過程；同時還可以顯示動作過程中各個時刻的電流值，根據(jù)某個點(diǎn)出現(xiàn)電流突變，結(jié)合動靜觸頭行程-時間曲線就可以對隔離開關(guān)具體的故障點(diǎn)進(jìn)行定位。

5 結(jié)語

本文針對高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測難題，研制了GIS 高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性在線監(jiān)測裝置。通過監(jiān)測操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)線圈電流和電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，結(jié)合分合閘時驅(qū)動電機(jī)線圈電流值、電流-時間曲線及行程-時間曲線可以準(zhǔn)確判斷驅(qū)動電機(jī)線圈是否斷線、操作機(jī)構(gòu)是否存在卡澀及卡澀位置，獲取隔離開關(guān)合閘時動靜觸頭接觸面積及接觸壓力、隔離開關(guān)開距、合閘時刀閘插入插深度等操作機(jī)構(gòu)機(jī)械特性的重要信息；根據(jù)操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)電流值、電流-時間曲線及投運(yùn)時電流-時間及+5%包絡(luò)線，再結(jié)合電機(jī)行程-時間曲線可以準(zhǔn)確判斷出隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)機(jī)械故障具體類型及具體位置，同時可以根據(jù)統(tǒng)計的分合閘動作次數(shù)預(yù)測高壓隔離開關(guān)機(jī)械壽命?；陔娏髯R別及角位移混合方法研制的高壓隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，為GIS 高壓隔離開關(guān)機(jī)械特性在線監(jiān)測提供了一種重要監(jiān)測手段，經(jīng)在某供電公司220 kV GIS 高壓隔離開關(guān)上試用，表明該監(jiān)測方法簡單易行、安全可靠。