高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求越來越高，相應(yīng)地對高壓開關(guān)柜的可靠性也提出了更高的要求。同時(shí)，隨著傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得對開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并對累計(jì)性故障做出預(yù)測成為可能。它對于保證開關(guān)柜的正常運(yùn)行，減少維修次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和自動(dòng)化程度具有重要意義。
　　
　　高壓開關(guān)柜分戶內(nèi)式和戶外式兩種，10kV及以下多采用戶內(nèi)式，根據(jù)一次線路方案的不同，可分為進(jìn)出線開關(guān)柜、聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜、母線分段柜等。10kV進(jìn)出線開關(guān)柜內(nèi)多安裝少油斷路器或真空斷路器，斷路器所配的操動(dòng)機(jī)構(gòu)多彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，也有配手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)或永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的。不同的開關(guān)柜在結(jié)構(gòu)上有很大的差別，這將影響到傳感器的安裝和選擇。
　　
　　1.高壓開關(guān)柜的故障表現(xiàn)及其原因

　　調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，高壓開關(guān)柜的故障主要有以下幾類：
　　
　?。?）拒動(dòng)、誤動(dòng)故障：這種故障是高壓開關(guān)柜最主要的故障，其原因可分為兩類：一類是因操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械故障造成；另一類是因電氣控制和輔助回路造成。
　　
　　（2）開斷與關(guān)合故障：這類故障是由斷路器本體造成的，對少油斷路器而言，主要表現(xiàn)為噴油短路、滅弧室燒損、開斷能力不足、關(guān)合時(shí)爆炸等。對于真空斷路器而言，表現(xiàn)為滅弧室及波紋管漏氣、真空度降低、切電容器組重燃、陶瓷管破裂等。
　　
　?。?）絕緣故障：表現(xiàn)為外絕緣對地閃絡(luò)擊穿,內(nèi)絕緣對地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過電壓閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡(luò)，ＣＴ閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。
　　
　?。?）載流故障：7.2～12ｋＶ電壓等級發(fā)生載流故障主要原因是開關(guān)柜隔離插頭接觸不良導(dǎo)致觸頭燒融。
　　
　　（5）外力及其他故障：包括異物撞擊，自然災(zāi)害，小動(dòng)物短路等。
　　
　　2.高壓開關(guān)柜的監(jiān)測與診斷方法
　　針對高壓開關(guān)柜的不同故障類型，相應(yīng)有不同的故障檢測方法：
　　
　?。?）機(jī)械特性在線檢測，其監(jiān)測的內(nèi)容有：合、分閘線圈回路，合、分閘線圈電流、電壓，斷路器動(dòng)觸頭行程，斷路器觸頭速度，合閘彈簧狀態(tài)，斷路器動(dòng)作過程中的機(jī)械振動(dòng)，斷路器操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)等。
　　
　　目前，斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測主要有行程和速度的監(jiān)測，操作過程中振動(dòng)信號的監(jiān)測等。斷路器操作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)信號監(jiān)測是根據(jù)每個(gè)振動(dòng)信號出現(xiàn)時(shí)間的變化、峰值的變化，結(jié)合分、合閘線圈電流波形來判斷斷路器的機(jī)械狀態(tài)。機(jī)械性能穩(wěn)定的斷路器，其分、合閘振動(dòng)波形的各峰值大小和各峰值間的時(shí)間差是相對穩(wěn)定的。振動(dòng)信號是否發(fā)生變化的判別依據(jù)是對新斷路器或大修后的斷路器進(jìn)行多次分、合閘試驗(yàn)測試，記錄穩(wěn)定的振動(dòng)波形，作為該斷路器的特征波形"指紋"，將以后測到的振動(dòng)波形，與"指紋"比較，以判別斷路器機(jī)械特性是否正常。文獻(xiàn)〔3〕根據(jù)徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)理論(RBF網(wǎng)絡(luò))，將健康振動(dòng)信號和斷路器實(shí)際振動(dòng)信號波峰幅值之差形成的殘差以及沖擊事件發(fā)生的時(shí)間作為斷路器故障診斷的特征參數(shù)，來判斷斷路器是否故障及故障類型。文獻(xiàn)〔4〕基于小波變換的信號奇異性檢測理論，對斷路器合閘時(shí)的振動(dòng)信號首先進(jìn)行小波去噪處理，提純有用信號。然后利用Hilbert變換提取信號包絡(luò)，對包絡(luò)進(jìn)行小波變換取得各尺度上的信號波形。最后根據(jù)小波變換各尺度上模極大值的傳遞性來計(jì)算信號包絡(luò)波峰的奇異性指數(shù)，以此作為斷路器故障診斷的一種特征參數(shù)，是一種新穎而比較有效的方法。
　　
　　行程－時(shí)間特性監(jiān)測是指通過光電傳感器，將連續(xù)變化的位移量變成一系列電脈沖信號。記錄該脈沖的個(gè)數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)觸頭全行程參數(shù)的測量；同時(shí)，記錄每一個(gè)電脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻值，就可計(jì)算出動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度和平均速度。因此測得斷路器主軸連動(dòng)桿的分合閘特性，即可反映動(dòng)觸頭的特性。監(jiān)測儲能電機(jī)負(fù)荷電流和啟動(dòng)次數(shù)可反映負(fù)載(液壓操作機(jī)構(gòu))的工作狀況，也可判斷電機(jī)是否正常,同時(shí)反映液壓操作機(jī)構(gòu)密封狀況。