110kv變電站一次初步設(shè)計(jì)

110kv變電站一次初步設(shè)計(jì),kv,變電站,一次,初步設(shè)計(jì) 華 北 電 力 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）附 件 外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯 學(xué) 號(hào)： 071901010603 姓 名： 韓增斌 所在院系： 電力工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣07k4 指導(dǎo)教師： 胡永強(qiáng) 原文標(biāo)題： Timings of high voltage circuit-breaker 2011年 5 月 17 日 高壓斷路器的延時(shí)性原文作者及出處: Bartosz Rusek,Gerd Balzer,Martin Holstein,Max-Steffen claessens Electric Power systems Research 78(2008) 2011-2016 摘要 斷路器的操作影響著一個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性。斷路器狀態(tài)的一個(gè)良好指標(biāo)是它的開(kāi)關(guān)時(shí)間?；诖耍恍嗦菲鞯倪`規(guī)操作可在發(fā)生故障前被探測(cè)出來(lái)并移除。在本文中，針對(duì)彈簧傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種不同的斷路器，提出在不同的故障情況下的時(shí)間測(cè)量評(píng)估。此外，斷路器開(kāi)關(guān)的時(shí)間與故障類(lèi)型位置之間的關(guān)系也將推論出來(lái)。因此，故障趨勢(shì)的影響也將予以考慮。 關(guān)鍵詞：斷路器；保養(yǎng)；時(shí)機(jī)；條件評(píng)估；可靠性 0 引言 如今，一個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性非常重要，斷路器作為電力系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其可靠性至關(guān)重要。因此，使用特殊的線(xiàn)路和離線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)評(píng)估斷路器的狀態(tài)。它們的任務(wù)是報(bào)告斷路器操作過(guò)程中的各種變化。然而，斷路器是運(yùn)行在各種不同的狀態(tài)下的設(shè)備，像額定/短路電流或高/低環(huán)境溫度。它的操作時(shí)間并不能等同于所有情況。因此，故障狀態(tài)必須與正常運(yùn)行狀態(tài)區(qū)別開(kāi)。然而，似乎并不是一項(xiàng)微不足道的任務(wù)。 本文所考慮的檢測(cè)技術(shù)是開(kāi)關(guān)切換時(shí)間的測(cè)量，即所謂的延時(shí)性質(zhì)。為檢測(cè)出故障，在不正常情況下測(cè)量的時(shí)間要與參考時(shí)間相比較。雖然這種檢測(cè)方法非常老，用這種方法卻很少能檢測(cè)出故障，造成這種情況主要是因?yàn)楣收下史浅Ｐ。喈?dāng)于每100個(gè)斷路器每年發(fā)生6 次故障。由于如此小的故障率，關(guān)于這方面的知識(shí)獲得也就大大減慢了。為了加快學(xué)習(xí)的進(jìn)程，就要做一些像本文中一樣的理論思考工作。在這里，不正常操作過(guò)程中的時(shí)間測(cè)量并非在真正的斷路器上進(jìn)行，而是利用數(shù)字模型來(lái)模擬。為達(dá)到這個(gè)目的，必須制造兩種不同的110kVSF6斷路器的數(shù)字模型，一個(gè)是彈簧驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)是液壓驅(qū)動(dòng)。為考慮發(fā)生在現(xiàn)實(shí)中的情況，將模擬故障從TU-Darmstadt電力系統(tǒng)研究所的故障數(shù)據(jù)庫(kù)中選出。 1 傳感器與延時(shí)性的定義 時(shí)間測(cè)量可以通過(guò)各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，最簡(jiǎn)單的方法就是測(cè)量每個(gè)斷路器都擁有的輔助接觸信號(hào)之間的測(cè)量時(shí)間的差異。然而，這種接觸并不直接針對(duì)這種測(cè)量，它們的任務(wù)是確定斷路器實(shí)際位置或存儲(chǔ)能量的多少。因此，測(cè)量的結(jié)果可以換算成故障。另一種可能性是用傳感器的位置（線(xiàn)性的或角度的）來(lái)確定時(shí)間特性(圖1)。 圖1 開(kāi)關(guān)時(shí)間定義 tO ——斷開(kāi)時(shí)間——從信號(hào)發(fā)出到斷路器連接處分離的時(shí)間 tOFF——斷路器斷開(kāi)的動(dòng)作時(shí)間——所選定曲線(xiàn)上99%到1%兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔 tC——關(guān)閉時(shí)間——從發(fā)出關(guān)閉信號(hào)到斷路器連接處機(jī)械連接所用的時(shí)間 tON——閉合時(shí)間——與tOFF 相似，只是曲線(xiàn)的方向改變。 然后讀出開(kāi)關(guān)切換時(shí)間,因?yàn)閿嗦菲髟陂_(kāi)關(guān)切換時(shí)發(fā)生彎曲，故指定的傳感器的位置也有一定含義。正常情況下，傳感器（電感/電容式傳感器）被安裝在斷路器的低壓側(cè)。然而，準(zhǔn)確的鏈接位置的測(cè)量只有在傳感器安裝在它們的鄰近區(qū)域內(nèi)才能夠進(jìn)行。這就要求運(yùn)行昂貴的光學(xué)位置傳感器。各種傳感器已經(jīng)被更加準(zhǔn)確的描述過(guò)，因此，數(shù)字模型允許任何可移動(dòng)元件產(chǎn)生特性曲線(xiàn)和準(zhǔn)確的時(shí)間。 為避免計(jì)量不足，得到明確的啟動(dòng)和停止測(cè)量點(diǎn)，必須確定兩個(gè)輔助值：曲線(xiàn)的99%和1%。由于最終連接處的震蕩，它們不應(yīng)等同于端位置而應(yīng)盡可能地靠近它們，設(shè)置測(cè)量點(diǎn)太寬會(huì)導(dǎo)致重要信息丟失，如阻尼效率。 2 斷路器的數(shù)字模型和參考時(shí)間 故障的影響將分別在彈簧驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)的110KVSF6高壓斷路器數(shù)字模型中予以考慮。這兩種數(shù)字模型都在MATLAB/SIMULINK程序中建立。機(jī)械環(huán)境可利用SimMechanics 工具箱模擬出來(lái)。斷路器其它部分像電動(dòng)機(jī)、控制線(xiàn)圈、釋放線(xiàn)圈和油也都可利用標(biāo)準(zhǔn)的工具箱建立。 重要要提及的是本文的意圖不是比較斷路器運(yùn)行方式，而是分析故障的影響。此外，這里提及的延時(shí)性不包括開(kāi)關(guān)電弧的影響。已經(jīng)假定斷路器只在額定電流下開(kāi)斷，延時(shí)只在定期離線(xiàn)維修時(shí)發(fā)生。 模擬的確切描述與本文所考慮的問(wèn)題并不相關(guān)，所以被忽略。這個(gè)論題的附加數(shù)據(jù)可在[5]和[6]中找到。 2.1 彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的參考時(shí)間 圖2 彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的模型 圖2 顯示了一個(gè)彈簧斷路器的模型。閉合開(kāi)關(guān)所需的能量?jī)?chǔ)存在位于驅(qū)動(dòng)中的一個(gè)彈簧器之中。這個(gè)彈簧被電動(dòng)機(jī)拉緊。在一次閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，螺旋彈簧驅(qū)動(dòng)一個(gè)可以帶動(dòng)拉桿系統(tǒng)的離心杠桿，使發(fā)生接觸運(yùn)動(dòng)，拉緊存儲(chǔ)著斷開(kāi)開(kāi)關(guān)所需能量的彈簧。在高傳動(dòng)力的影響下，拉桿在操作過(guò)程中發(fā)生彎曲，這個(gè)拉桿的性質(zhì)用彈簧來(lái)模擬。重點(diǎn)要注意的是開(kāi)關(guān)所需的能量從兩個(gè)不同的部位傳送（斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的彈簧—極3，閉合開(kāi)關(guān)的彈簧—驅(qū)動(dòng)）。延時(shí)性這一事實(shí)的相關(guān)性將在下章予以解釋。 圖3 高壓彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的一般模型 圖3 顯示了斷路器開(kāi)關(guān)連接的時(shí)間和位于開(kāi)—關(guān)順序驅(qū)動(dòng)中的離心杠桿的角度之間的特性?？梢宰⒁獾?，在最后位置曲線(xiàn)震蕩超過(guò)了離心杠桿的角度。另外，在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，曲線(xiàn)上的值要比平衡位置的值高（在圖3 上是135ms）。這是由于杠桿的彈力和離心杠桿的過(guò)度離心造成的。 根據(jù)表1，彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的開(kāi)關(guān)時(shí)間已經(jīng)從仿真曲線(xiàn)上讀出。高電流的曲線(xiàn)在每一極發(fā)生接觸。離心杠桿的角度也已單獨(dú)獲得。時(shí)間測(cè)量的結(jié)果如表1所示 tO(ms) tOFF(ms) tC(ms) tON(ms) Cs-pole1 18.208 29.110 25.996 29.794 Cs-pole2 18.196 26.771 26.278 29.233 Cs-pole3 18.174 26.698 26.509 28.874 Ela-drive 18.219 31.317 25.952 31.859 表1 彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器在開(kāi)關(guān)切換時(shí)參考時(shí)間 根據(jù)表1，第一依賴(lài)時(shí)間被界定，第一極的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)所需的時(shí)間tOFF 要比其它極長(zhǎng)，原因是驅(qū)動(dòng)的位置。在開(kāi)關(guān)閉合過(guò)程中，系統(tǒng)中的所有元件都向下運(yùn)動(dòng)。為避免驅(qū)動(dòng)中機(jī)械元件的碰撞，這些運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度必須降低。這由連接在驅(qū)動(dòng)中的離心杠桿裝置上的節(jié)氣閥來(lái)完成。這也是為什么離心杠桿角度的tOFF是最長(zhǎng)的原因。對(duì)第一極來(lái)說(shuō)，阻尼是最強(qiáng)的，因?yàn)槠渌鼧O和阻尼器之間存在起彈性組件作用的額外桿，阻尼力并不能立即傳送。 觀察tO，可以注意到離驅(qū)動(dòng)器最遠(yuǎn)的極的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間是最長(zhǎng)的。 2.2 液壓驅(qū)動(dòng)斷路器的參考時(shí)間 圖4 液壓驅(qū)動(dòng)斷路器的一般模型 液壓驅(qū)動(dòng)斷路器如圖4所示，在這種驅(qū)動(dòng)方式中，開(kāi)關(guān)切換所需能量?jī)?chǔ)存在盤(pán)形彈簧中， 能量通過(guò)高度壓縮的油（大約450bar）傳送。該斷路器有兩個(gè)閥門(mén)控制著油通過(guò)主要活塞下面的容量流入（開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）或流出（開(kāi)關(guān)閉合）?；钊倪\(yùn)作要根據(jù)不同的活塞原則即活塞上面區(qū)域面積要小于下面的。所以，如果活塞兩邊的壓力是相同的則活塞向上運(yùn)動(dòng)。主要活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致水平軸的旋轉(zhuǎn)和拉桿的垂直運(yùn)動(dòng)。 在上述的驅(qū)動(dòng)方式中，驅(qū)動(dòng)器安裝在三極斷路器的中間（第二極）這就意味著開(kāi)關(guān)切換所需的能量由一個(gè)點(diǎn)所提供，而不像彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器那樣。結(jié)果，1極和3極之間的時(shí)間測(cè)量并無(wú)差別。類(lèi)似的，以前的斷路器類(lèi)型的tOFF, tON在離驅(qū)動(dòng)器最近的極上是最長(zhǎng)的因?yàn)橹饕钊奈恢?。這也可在運(yùn)動(dòng)階段的末尾作為阻尼器來(lái)操作。 表2 液壓斷路器在開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中的參考時(shí)間 tO(ms) tOFF(ms) tC(ms) tON(ms) Cs-pole1 33.409 26.21 52.823 41.57 Cs-pole2 33.265 29.19 52.903 42.18 Cs-pole3 33.409 26.21 52.823 41.57 MPs-drive 32.527 28.64 53.816 41.50 3 故障/異常診斷 模擬仿真的故障/異常從包含有6000個(gè)故障記錄的SF6和半油式斷路器的數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇出來(lái)。這些數(shù)據(jù)以組的方式被結(jié)合在一起（表3），所給定的數(shù)字表分比在一個(gè)組中共用一個(gè)次等組。 表3 從模擬仿真中選出來(lái)的帶有組成部分的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 由于結(jié)構(gòu)類(lèi)似，life-parts中的故障元件被認(rèn)為是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的，與時(shí)間性相關(guān)的故障組為黑體的。 3.1 閥門(mén)/鎖存器電源電壓 如果合格的斷路器開(kāi)關(guān)的各項(xiàng)要求均滿(mǎn)足，則將電壓加在閥門(mén)/鎖存器釋放線(xiàn)圈上。在一些情況下，例如，當(dāng)所有保護(hù)單元的母線(xiàn)發(fā)聲故障時(shí)，輔助電壓便可以切斷故障。這已經(jīng)直接地影響了電流，進(jìn)而影響與電流平方成正比的線(xiàn)圈反作用力。如果線(xiàn)圈反作用力比所有摩擦都大，閥門(mén)/鎖存器便開(kāi)始動(dòng)作。由于電樞線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)改變其電感，因此，線(xiàn)圈電流分布具有表示特性的局部最低點(diǎn)。（如圖5） 圖5 不同電壓等級(jí)下線(xiàn)圈電流液壓斷路器的閥行程和線(xiàn)圈剖面 為了確定是什么影響了具有與延時(shí)性相關(guān)的輔助電壓，額定電壓的90%，100%與110%三種情況被模擬出來(lái)。液壓驅(qū)動(dòng)斷路器的結(jié)果已顯示在圖5中 越高的電源電壓可導(dǎo)致越快的閥門(mén)開(kāi)關(guān)切換。對(duì)于這個(gè)線(xiàn)圈，一個(gè)完整的閥門(mén)開(kāi)關(guān)切換需4ms，閥門(mén)運(yùn)動(dòng)的末端由線(xiàn)圈電流特性曲線(xiàn)的局部最低點(diǎn)顯示。 不同電壓等級(jí)液壓驅(qū)動(dòng)斷路器的主要活塞運(yùn)動(dòng)的的延時(shí)在表4中顯示出。表4中的數(shù)據(jù)是與參考時(shí)間的時(shí)間差異，因此這些差異與MPS開(kāi)關(guān)切換時(shí)間相關(guān)。 dtO dtOFF dtC dtON ms % ms % ms % ms % 90% of Ur 2.85 8.8 0.00 0.0 2.86 5.3 0.00 0.0 110% of Ur -2.07 6.4 0.00 0.0 -2.08 3.9 0.00 0.0 表4 不同電壓等級(jí)下與MPS時(shí)間相關(guān)的液壓斷路的時(shí)間差異 只有電源電壓的變化影響著關(guān)閉/開(kāi)端時(shí)間的差異（dtO和dtC ）電源電壓下降10%可使用時(shí)間差異上升8.8%，這個(gè)結(jié)果表明操作時(shí)間高度依賴(lài)于電源電壓。在相同的電源電壓下，關(guān)閉／開(kāi)斷時(shí)間是不相等的（大約有10μs的不同）。這個(gè)是由閥門(mén)中油流動(dòng)方向的改變所引起的。在開(kāi)斷時(shí)，油流推動(dòng)閥門(mén)，加快了它的速度。 圖6 不同電壓等級(jí)下彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器閥行程和剖面 彈簧具有不同的結(jié)構(gòu)和其他的線(xiàn)圈。由于磁鐵電樞／手臂尺寸較小，對(duì)于鎖存器的斷開(kāi)的命令要較快的發(fā)出（圖6），可以看出，鎖存器動(dòng)作從電壓適用點(diǎn)數(shù)起4ms后結(jié)束。這比液壓斷路器要快15ms。 因?yàn)閺椈蓴嗦菲鞣磻?yīng)時(shí)間較短，電壓變化也將導(dǎo)致更短的關(guān)閉／斷開(kāi)時(shí)間差異（表格5）對(duì)于這種驅(qū)動(dòng)類(lèi)型，沒(méi)有額外的動(dòng)力，作用于電樞線(xiàn)圈。因此，在相同電壓下，關(guān)閉／斷開(kāi)時(shí)間是相同的。 表5 與Ela延時(shí)性相關(guān)的不同電壓等級(jí)下彈簧斷路器時(shí)間差異 dtO dtOFF dtC dtON ms % ms % ms % ms % 90% of U 0.25 1.4 0.00 0.0 0.25 1.0 0.00 0.0 110% of U -0.21 1.2 0.00 0.0 -0.21 0.8 0.00 0.0 3.2 釋放組件（閥門(mén)／鎖存器／線(xiàn)圈）的故障 圖7 不規(guī)則模擬下彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的線(xiàn)圈剖面 因?yàn)殚y門(mén)／鎖存器與線(xiàn)圈核心相連接，這些組件的故障／違規(guī)反應(yīng)在線(xiàn)圈電流剖面（圖7），允許檢測(cè)以下違規(guī)行為： 1．釋放線(xiàn)圈短路——通常線(xiàn)圈（HD）的阻抗在100Ω范圍內(nèi)，模擬出的違規(guī)行為顯示出5%的線(xiàn)圈短路時(shí)的情況； 2．較高的線(xiàn)圈阻抗——在這種情況下，夾子的腐蝕增加了所過(guò)路徑的阻抗； 3．閥門(mén)摩擦力較低——由于軸承的磨損導(dǎo)致的； 4．閥門(mén)摩擦力太大——可能由移動(dòng)部件的腐蝕造成。 與圖7相應(yīng)的時(shí)間測(cè)量如表6所示。為保證結(jié)果與其他情況下結(jié)果的可比性，模擬時(shí)輔助電壓有一個(gè)額定值。 表6 與MPS延時(shí)性相關(guān)的液壓斷路器釋放組件不同故障時(shí)的時(shí)間差異 dtO dtOFF dtC dtON ms % ms % ms % ms % Ffric-10N -1.75 5.4 0.00 0.0 -1.76 3.3 0.00 0.0 Ffric+10N 2.31 7.1 0.00 0.0 2.32 4.3 0.00 0.0 Rcoil-5Ω -0.83 2.5 0.00 0.0 -0.84 1.6 0.00 0.0 Rcoil+5Ω 1.21 3.7 0.00 0.0 1.22 2.3 0.00 0.0 Ffric——閥門(mén)摩擦力 Rcoil――線(xiàn)圈和它接觸電阻 釋放組件的違規(guī)行為不影響tOFF和tON，唯一影響的是承接時(shí)間的改變（tC和tO）。當(dāng)線(xiàn)圈內(nèi)部短路或閥門(mén)摩擦力較小時(shí)，斷路器將會(huì)被更快的切斷／閉合。與此相反，高摩擦力和線(xiàn)圈夾的腐蝕會(huì)使開(kāi)關(guān)動(dòng)作延遲。時(shí)間差異的數(shù)值也會(huì)高出１ms。這意味著它很容易被大部分測(cè)量系統(tǒng)獲得。 類(lèi)似的效果也可在彈簧斷路器中觀察到，不同之處在于對(duì)于這種斷路器差異的程度降低了10倍左右（比較表4和表5） 3.3 彈簧的阻尼器故障 阻尼器故障很大程度是因?yàn)樾孤丁＿@類(lèi)故障僅適用于彈簧斷路器，其效果是延遲阻尼器的活躍點(diǎn)。表7顯示了活躍點(diǎn)被推遲了1mm的仿真結(jié)果。 表7 彈簧驅(qū)動(dòng)阻尼器效率較低（由泄露造成的）時(shí)時(shí)間差異 dtO dtOFF dtC dtON ms % ms % ms % ms % Cs-pole1 0.00 0.0 -1.47 5.0 -0.03 0.1 0.40 1.4 Cs-pole2 0.00 0.0 -0.28 1.0 -0.02 0.1 0.23 0.8 Cs-pole3 0.00 0.0 -0.13 0.5 -0.02 0.1 0.17 0.6 Ela-drive 0.00 0.0 -0.43 1.4 -0.02 0.1 0.02 0.1 dtO 不會(huì)改變，因?yàn)樽枘崞髦挥性跀嚅_(kāi)動(dòng)作的最后階段起作用。dtOFF 將會(huì)縮短，因?yàn)楣收献枘崞魑漳芰枯^少。偏心杠桿移動(dòng)的更快，也更早的到達(dá)它的最低點(diǎn)。最高的dtOFF差異出現(xiàn)在離驅(qū)動(dòng)器最近的第一極。 這個(gè)例子表明了一個(gè)問(wèn)題。在快速切換時(shí)，時(shí)間dtO和dtC應(yīng)該等于0，因?yàn)橹挥性陂_(kāi)關(guān)斷開(kāi)的過(guò)程中阻尼器才起作用，然而，開(kāi)關(guān)切換后，開(kāi)關(guān)元件并不停留在它們斷開(kāi)的位置。但它們?nèi)匀惠p微的震蕩。此外，如果阻尼器在產(chǎn)生更高頻率的震蕩上效果比偏心杠桿差。如果關(guān)閉信號(hào)來(lái)得快（理想情況在80ms后），則仍然在關(guān)閉開(kāi)關(guān)過(guò)程中震蕩系統(tǒng)將偽造延時(shí)性。阻尼器故障的其他監(jiān)測(cè)可能性像偏心杠桿使用速度或阻尼器脈沖如6中所描述。 3.4 用于操作的儲(chǔ)能的損失/增加（泄露/彈簧設(shè)備故障） 泄露減少了儲(chǔ)存在液壓驅(qū)動(dòng)中的總能量。然而這些能量不會(huì)減少到0，因?yàn)樗鼤?huì)被電機(jī)泵系統(tǒng)重新填裝。在理想驅(qū)動(dòng)器中，如果能量?jī)?chǔ)存至53mm，所儲(chǔ)存的能量最大。因?yàn)樾孤?，這一位置下降。當(dāng)它到達(dá)50mm時(shí)，泵會(huì)被打開(kāi)。因?yàn)檫@些原因，針對(duì)發(fā)生在現(xiàn)實(shí)中的充分（53mm）和部分儲(chǔ)能（50mm）兩種儲(chǔ)能情況進(jìn)行模擬。 表8顯示了不同能量水平和開(kāi)關(guān)切換順序（僅僅對(duì)于開(kāi)關(guān)打開(kāi)）下，液壓斷路器的時(shí)間差異?？紤]的情況代表斷路器的正常運(yùn)行狀態(tài)。 表8 與MPS延時(shí)性相關(guān)的在不同能量等級(jí)和開(kāi)關(guān)切換順序下的時(shí)間差異 dtOFF dtO ms % ms % Fully loaded, first open of o-c-o 0.00 0.0 0.00 0.0 Fully loaded,second open of o-c-o 5.74 20.0 0.48 1.5 Partially loaded ,first open of o-c-o 0.27 0.9 0.04 0.1 Partially loaded ,second open of o-c-o 5.87 20.5 2.11 605 Fully loaded c-o 0.65 2.6 0.13 0.4 Partially loaded c-o 1.15 4.0 0.23 0.7 O—斷開(kāi)開(kāi)關(guān) C—關(guān)閉開(kāi)關(guān) 一般來(lái)說(shuō)，如果開(kāi)關(guān)切換之前能量?jī)?chǔ)存并不完全，會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)的運(yùn)作時(shí)間。在液壓驅(qū)動(dòng)中，每一次操作都會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)存能量的減少，而重新填充的過(guò)程要比開(kāi)--關(guān)—開(kāi)或關(guān)—開(kāi)所需時(shí)間更長(zhǎng)。因?yàn)檫@個(gè)原因，第二次和第三次切換比第一次耗時(shí)長(zhǎng)。 如前面例子，彈簧斷路器中的開(kāi)關(guān)切換能量并不會(huì)改變。這里，每一種儲(chǔ)存在彈簧中的能量的變化都意味著一種故障。這些故障可能是由負(fù)荷程度不正確設(shè)置或彈簧的物理性質(zhì)變化引起的。 表9 與ELa延時(shí)性相關(guān)的彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器的不同負(fù)荷程度下時(shí)間差異 dtO dtOFFf dtC dtON ms % ms % ms % ms % OS-5mm 0.27 1.5 1.09 3.5 -0.29 3.6 -0.91 2.9 OS+5mm 1.15 6.3 -0.90 2.9 -0.29 0.9 -0.25 0.8 CS+3deg -1.31 7.2 0.00 0.0 -0.45 1.7 0.00 0.0 CS-3deg 1.69 9.3 0.00 0.0 0.49 1.9 0.00 0.0 OS—斷開(kāi)彈簧CS—關(guān)閉彈簧 如果只給出表9，很容易確定是哪個(gè)彈簧導(dǎo)致了問(wèn)題。如果與參考開(kāi)關(guān)切換時(shí)間的dtOFF和dtON的差異接近0，dtO和dtC是負(fù)數(shù)，則關(guān)閉開(kāi)關(guān)彈簧負(fù)荷角度太高。dtO和dtC的符號(hào)正面變化則意味著負(fù)荷角度太低。對(duì)于被不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整的打開(kāi)開(kāi)關(guān)彈簧的負(fù)荷位置，類(lèi)似的依賴(lài)關(guān)系可以確定（僅僅是dtO和dtOF），再次，tC和dtON取決于來(lái)自先前的開(kāi)關(guān)切換的震蕩。 3.5 接觸故障 在長(zhǎng)期的接觸下，兩個(gè)組合部分是指高電流接觸和電弧接觸。不幸的是數(shù)據(jù)庫(kù)并沒(méi)有具體指出是什么導(dǎo)致了故障。因此，對(duì)兩種假設(shè)情況進(jìn)行仿真。第一種是由電弧故障造成的摩擦力加倍，第二種是假設(shè)完全沒(méi)有電弧接觸。仿真結(jié)果分別如表10和表11所示。以下參考時(shí)間百分比結(jié)果介紹被省略，因?yàn)榇蟛糠纸Y(jié)果低于1%。 表10 彈簧驅(qū)動(dòng)斷路器在第三極故障（雙倍摩擦力）時(shí)時(shí)間差異 dtO(ms) dtOFF(ms) dtC(ms) dtON(ms) Cs-pole1 0.051 0.118 0.000 0.041 Cs-pole2 0.051 0.112 0.001 0.037 Cs-pole3 0.060 0.081 0.000 0.051 Ela-drive 0.053 0.122 0.000 0.047 表11 彈簧斷路器第三極故障臺(tái)（無(wú)電弧接觸）時(shí)時(shí)間差異 dtO(ms) dtOFF(ms) dtC(ms) dtON(ms) Cs-pole1 -0.053 -0.144 0.000 -0.042 Cs-pole2 -0.051 -0.110 0.000 -0.038 Cs-pole3 -0.061 -0.073 0.000 -0.500 Ela-drive -0.055 -0.121 0.000 -0.046 鑒于此，時(shí)間dtC并并不會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)橹钡浇佑|機(jī)械連接和故障出現(xiàn)在這一點(diǎn)之后時(shí)，它才被測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，摩擦力增加也會(huì)增加開(kāi)關(guān)切換時(shí)間（所有差異都是負(fù)的）。故障一極中dtO和dtON比其他極要高。第3極中dtOFF最短因?yàn)榇蜷_(kāi)開(kāi)關(guān)的彈簧與3極之間距離是最短的即拉桿的開(kāi)斷阻力最弱。對(duì)表11中的dtOFF，也可作出類(lèi)似的解釋。然而，在這種情況下，系統(tǒng)移動(dòng)更快（所有差異都是負(fù)的）因?yàn)槟Σ亮Ω酢Ｔ俅?，在故障極中時(shí)間差異dtO和dtON最高。 對(duì)于液壓斷路器杰出故障做出類(lèi)似的考慮（表12）。由于斷路器的不同結(jié)構(gòu)，對(duì)這種故障類(lèi)型的清楚認(rèn)識(shí)是不可靠的。對(duì)于彈簧斷路器，時(shí)間差異可高達(dá)150 μs。而液壓斷路器僅僅17 μs。此外，最高的差異并不是由一個(gè)故障造成的而是由上一次開(kāi)關(guān)切換后的震蕩造成。dtC應(yīng)該等于0 表12 在液壓斷路器第三極中故障（摩擦力+150N）過(guò)程中時(shí)間差異 dtO(ms) dtOFF(ms) dtC(ms) dtON(ms) Cs-pole1 0.009 0.005 0.017 0.005 Cs-pole2 0.007 0.007 0.001 0.014 Cs-pole3 0.012 0.000 0.017 0.016 MPs-drive 0.007 0.008 0.001 0.013 由于在兩種斷路器中由接觸故障產(chǎn)生的非常小的時(shí)間差異。如果不運(yùn)用適用于一方的非常復(fù)雜的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)故障的偵測(cè)很難完成。 3.6.驅(qū)動(dòng)/旋轉(zhuǎn)隔離和拉桿故障 根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，產(chǎn)生拉桿故障的原因是一個(gè)機(jī)械損壞。對(duì)此，有兩個(gè)可能的解釋?zhuān)夯蚴抢瓧U的機(jī)械屬性改變（可能性較?。┗蚴莻鬏斄μ?。 可能導(dǎo)致傳輸力顯著增加的一種可能的違規(guī)操作是拉桿的不正確調(diào)整（太長(zhǎng)）。在這種情況下，接觸在開(kāi)關(guān)切換的最后階段會(huì)突然停止。雖然驅(qū)動(dòng)還沒(méi)有完成動(dòng)作。事實(shí)上，拉桿將更難被壓縮而傳輸力也將更大。在這方面情況下，該階段不在接觸特性預(yù)定的99%之內(nèi)（圖1）。因此，這一關(guān)鍵情況無(wú)法通過(guò)延時(shí)性來(lái)檢測(cè)出來(lái)。然而，其他監(jiān)測(cè)技術(shù)像拉桿中力的使用可以用來(lái)檢測(cè)這一故障。 4 結(jié)論 為達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的，本文提出了一種使用斷路器數(shù)字模型的斷路器檢測(cè)方法。這種斷路器模型用實(shí)際測(cè)量來(lái)校檢，因此，所得到的結(jié)果信任度高。 基于仿真結(jié)果，可以確定斷路器結(jié)構(gòu)與開(kāi)關(guān)切換時(shí)間之間的依賴(lài)關(guān)系。它已經(jīng)表明由于不同的斷路器的動(dòng)作和時(shí)間差異的大小，對(duì)每個(gè)斷路器單獨(dú)地操作必須適應(yīng)延時(shí)性技術(shù)。此外，由于斷路器正常開(kāi)關(guān)切換時(shí)開(kāi)關(guān)速度差異所造成的問(wèn)題也已經(jīng)解釋。 這些結(jié)果允許建立一個(gè)一般的規(guī)則，即負(fù)時(shí)間差異在任一故障情況下都會(huì)出現(xiàn)。這個(gè)差異只需要足夠大。 為檢測(cè)接觸系統(tǒng)中增加的摩擦力，每一次精確的時(shí)間測(cè)量（10μs分辨率）都要做。即使有這樣的測(cè)量質(zhì)量。這些故障仍不能可靠的檢測(cè)。因?yàn)楦鞣N重疊效應(yīng)，給出在1ms范圍內(nèi)的差異的故障可通過(guò)網(wǎng)上的正常測(cè)量系統(tǒng)成功得到。