多种通信方式并存的高压断路器故障诊断系统

祁美华，侯 姗

（晋中职业技术学院，山西 晋中 030601）

0 引 言

在控、配电系统中，高压断路器故障是造成非预期性停电事件的主要原因[1]。因此，对高压断路器进行实时监测和故障诊断，既是对断路器情况预期了解的前提，又是增强控、配电稳固性的必经之路。长时间以来，工作人员在高压断路器预先检修中只是盲目性的对设备进行解体和拆装，不仅费时费力，还影响仪器寿命。电力仪器的检查和诊断根据高压断路器实际运行情况，由预先兼修变为即时检修，在线即时诊断的出现势在必行[2]。本文提出了多种通信方式并存的高压断路器故障诊断系统，以解决上述问题。

1 高压断路器故障诊断系统硬件设计

1.1 现场监测仪的选取

现场监测仪处在高压断路器的控制集成单元内，包含数据搜集Agent和故障分析Agent两个单元。数据采集Agent负责高压断路器各种信号的搜集，并保障采样单位的即时性和功能性[3]。故障分析Agent负责对采样单位数据的模拟处理，保障计算过程的精准性和实时性。在系统设计中主要是对执行单位启动之前的四个过程和启动后十个周期的单位数据进行采样[4]。高压断路器信号的各个发射信号频率不一样，对现场监测仪的功能发挥提出了较高要求。在进行系统设计时，要综合考虑系统对高质量和低成本的需求。因而采取了DLP与CLDP相结合的设计，其中，DLP单片机负责搜集低频率信号，CLDP负责搜集高频率信号。

1.2 单片机的选择

MCS-61系列的单片机在非功能性电力企业控制中的应用非常广泛。它把单板机的POA、CAC等终端接口芯片聚合在单一芯片中[5]，由此提高系统稳固性。然而61系列的单片机在使用时根本没有办法不再继续扩散。为了发挥出真正单片机的特殊优点，选择MSP932O系列单片机，这个系列的单片机具备使用过程功耗低，且兼具高效性和及时性。因此，MSP9320系列单片机在车载式仪表、电力传感器、实用检查仪器、自动化控制以及家庭智能化等专业的使用和推广更为便捷，与传统单片机相比MSP9320系列单片机性价比更高。

2 高压断路器故障诊断系统软件设计

2.1 现场监测仪软件设计

现场监测仪中的数据搜集单元Agent利用不同传感器搜集高压断路器的某一运转动作数据，故障分析Agent通过简易的操作方法进一步处理搜集到的信息数据，并从中提取固有的特征数据，之后再依据预先设置好的应用规则，对高压断路器发生的任何故障进行初始化诊断。现场监测仪软件的具体运转发生在主控制芯片单元TMS920F2108单片机内[6]。现场监测仪软件主要采取的是计算机C语言编程，软件开发利用环境则是CCS4.3。现场监测仪在恢复电路之后，单片机最先开始实现各个参数值的模拟化，并对系统进行自我更新和检查，以便确定系统是否在正常运转。然后现场监测仪会依据开关量判断高压断路器能否照常运转，一旦高压断路器没有正常运转，会进入自我检查和更新状态。由于监测仪分析Agent的数据处理单位程序内是利用中断触发点的方式，因此之后主程序会自主进入初始化程序处理故障，通过初始化程序中的每一个内部程序执行和完成故障数据的处理。

2.2 组建振动信号采集系统

振动信号搜集系统主要有信号搜集模块、信号转换模块、信号处理模块以及可以及时更新和上传数据的上位系统。搜集系统结构见图1。

图1 振动信号搜集系统结构

搜集轨道会将搜集到的处理信号通过转换电源变换为0～10 V信号，之后再上传至转换模块内，转换成功后显示的振动信号必须经过转换电路使其电压降为4.4 V的振动信号，上传至信号处理模块[7]。信号处理模块对信号进行初始化处理以后，会进一步利用RS985传感器上传至上位机，通过上位机对信号进行传输和更新。

2.3 高压断路器储能电流信号

电力运转系统中普遍范围内使用的高压断路器储能单位一般情况下是储能弹簧，在电流直接通导的基础上，储能发电机会开始发动运转，在这个过程中会连续带动储能弹簧的加压，从而形成物理形变的储能。高压断路器储能元件情况的故障检查和诊断手段主要有以下两种：第一种是借助压力传感器检测储能弹簧受压状态，针对高压断路器开关合闸状态下的弹簧性状进行评估；第二种是借助电流传感器检测储能发电机发射的电流传导信号，利用电流信号之间的彼此联系，评估弹簧发生的物理形变。

3 实验论证分析

为保证多种通信方式并存高压断路器故障诊断系统的有效性，进行了实验论证。为保证实验的严谨性，采用传统故障诊断方法作为实验论证对比，对诊断结果的精确度进行统计。实验论证结果曲线如图2所示。通过曲线图可知，故障诊断和治疗方面的精确度要远远高于传统设计，且稳定性能优良。

图2 实验论证结果曲线

4 结 论

通过对多种通信方式并存的高压断路器故障诊断系统进行设计，根据电源电路上传的数据反馈和故障分析数据，对故障进行调整。实验论证表明，设计方法十分有效，希望为多种通信方式并存的高压断路器故障诊断系统设计提供理论依据。