Page 114 - 电力与能源2024年第二期

254 鲁燕青，等：基于移动式断路器分合闸线圈电流连续监测系统的研究与应用

务，检测过程需要运维人员对每台断路器逐一检 铁心顶杆行程普遍较短，多横向布置，实测中 T 2
测，并协调调度人员根据检测要求控制断路器动 点往往不明显；T 3 时刻铁心顶杆推动脱扣半轴，断
作，每个步骤都需要人工参与，因此效率很低，尤 路器脱扣，铁心顶杆运动到最大行程；T 4 时刻开关
其无法满足大面积快速检测的需要。 设备主触头分/合闸完成；T 5 时刻开关设备辅助接

因此，本文对移动式断路器分合闸线圈电流 点断开，切断分合闸控制回路。通过对检测波形
连续监测系统开展相关研究与应用工作，在当前 的量化特征分析和历史数据对比，可实现动作相
在线监测难以短时间内全覆盖的情况下，提供一 关二次元件和机械部件潜在故障的快速诊断。
种高效、便捷的检测手段，以便于开展开关设备的 本文所提出的移动式断路器分合闸线圈电流
健康管理工作。 连续监测系统，可以同时兼顾在线监测和手持式
检测仪的功能需求，可对多台断路器同时进行电
1 结构与原理 流波形采集、分析以及历史数据比对，实现断路器

分合闸线圈（电磁铁）是高压断路器的首级控 缺陷预判。
移动式断路器分合闸线圈电流连续监测系统
制元件，如图 1 所示。当线圈通电时，流过的电流
结构原理示意如图 3 所示。在断路器动作后，数
产生电磁力，随着电流的逐渐增大，顶杆（铁心）在
据采集器通过分合闸电流传感器抓取并采集电流
电磁力的作用下产生运动，触动脱扣装置或驱动
信号，以无线方式传输至集中器，集中器可同时汇
断路器动触头动作，从而完成分合闸操作，当辅助
聚处理多台断路器分合闸信息，并可实时查看数
触头变位后，线圈便会失电，电流逐渐降至零。
据图谱，待数据处理完成后，集中器再以无线方式
将分合闸信息上传至云平台系统，供后台运维人
员随时调取查看分析。

图 1 断路器分合闸线圈（电磁铁）示意
在分合闸过程中，断路器控制回路的电流波
形会呈现出一定的规律性 ［8-10］ ，各个阶段与动作过
程相对应，如图 2 所示。当分合闸线圈工作特性
图 3 移动式断路器分合闸线圈电流连续监测系统
出现异常时，其控制回路的电流波形也会出现相 结构原理示意
应的变化。因此，可以通过分合闸线圈电流波形
2 电流波形采集使用方式
来反映断路器的本体状态信息。
以某厂家 HD4 型断路器分合闸操作过程中
采集的电流信号为例，该型号断路器在分闸操作
中检测到两段波形，波形整体持续时间较长，且两
段波形间隔 3～5 min，如图 4 所示。

经现场多次调整检测控制回路、分闸回路和
闭锁回路验证：当电流传感器安装在控制回路时，
图 2 断路器分合闸线圈典型电流波形 分闸动作时检测装置采集到两段波形，前一段为
在图 2 中，T 1 时刻铁心顶杆克服阻力开始运 分闸线圈电流波形，后一段为闭锁线圈电流波形；
动；T 2 时刻铁心顶杆碰触到弯板，由于现在断路器 而安装在分闸回路时，分闸动作时只会采集到分