CN116298844A - 基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统及方法，系统包括：固定安装在断路器处的断路器状态在线监测装置，移动安装在靠近断路器处的潜伏性故障监测装置；断路器状态在线监测装置采用侵入式测量方法，潜伏性故障监测装置采用非侵入式测量方法。潜伏性故障监测装置包括：单体型装置，集成型装置；单体型装置安装方式包括：摆放在端子箱处，摆放在智能IED柜中，摆放在靠近断路器的平台上；集成型装置内置于巡视机器人腹内。本发明通过差异化静态布置的断路器状态在线监测装置与动态布置的移动式潜伏性故障监测装置实现对全站断路器状态监测，提升了变电站断路器状态监测的可靠性。

Description

基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统及方法

技术领域

本发明属于变电站电气设备在线监测领域，具体地，涉及基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统及方法。

背景技术

高压断路器是变电站内的重要设备，其可靠性与电网的安全稳定运行休戚相关。据统计，在我国因设备故障引发的电网停电事故中，断路器故障占比达36.5％。一旦因断路器故障引发电网事故(如2012深圳停电、2012印度大停电)，造成的经济损失和社会影响难以估量。

现有技术中，借助目视法以及包括高清摄像、红外测温等技术在内的目视法的延伸手段，作为变电站巡视发现断路器缺陷的技术手段，但这些现有技术仅能发现部分外显性缺陷，另一些断路器缺陷(如机械故障等)具有潜伏性，外观上观察断路器并无异常，一旦外部出现不利条件或状态持续恶化，缺陷可能突然演化为危及电网安全的故障。此外，停电检修虽然能发现部分潜伏性故障，但是一方面设备停电代价较大，另一方面停电时断路器失去了带电环境，和运行状态下断路器状态有区别，部分缺陷无法反应。在此背景下，对运行断路器进行智能状态监测需求日益迫切。

近年来，随着变电智能运维技术的不断推进，当前一般采取在特定的断路器上静态布置在线监测装置的方式实现断路器故障监测。在线监测装置一般是在运行断路器上加装，涉及传感器安装布线、现场电缆沟走线、二次回路改造(如采集分合闸电流等)问题，尤其是现场缺少合适的端子箱或智能IED柜，经常需要在现场浇筑基础先树柜再安装装置，工序复杂，出于安全考虑，现场经常需要采取断路器停电安装的施工方式，进一步增大了在线监测装置现场应用的门槛。

近年来断路器价格下降，目前在线监测装置价格(含施工费用)占断路器价格15％以上，每台断路器均静态部署在线监测装置实用价值不高，且性价比很低。

同一站内断路器之间的状态差异性很大，有些已出现故障迹象，需要在短时间内加强监护，此时一般来不及安装静态布置的在线监测装置，即使勉强安装，也有很快拆除的问题，经济性不强。

在线监测装置的原理不同对不同断路器故障反应灵敏度存在差异的问题，静态布置的在线监测装置现场一般不会诊断具体断路器调整故障诊断的原理(受制于安装方式，信号采集，装置自身能调整余地极小)，即使能解决安装问题，在短期强化监护的应用场景中效果一般不会很理想。

因此，需要利用有限监测资源对最需要的运行断路器进行监测与故障诊断。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统及方法，对不同应用原理的断路器状态在线监测装置采取静态布置方式，以实现部分断路器的长期差异化监测，同时对潜伏性故障监测装置采用动态布置方式，以实现对未安装在线监测装置但亟需监测的断路器实施非长期的缺陷监测，提升了变电站断路器状态监测的可靠性。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，包括：

断路器状态在线监测装置，潜伏性故障监测装置；其中，断路器状态在线监测装置固定安装在断路器处，潜伏性故障监测装置移动安装在靠近断路器处；断路器状态在线监测装置采用侵入式测量方法采集断路器状态信号；潜伏性故障监测装置采用非侵入式测量方法采集断路器状态信号。

潜伏性故障监测装置包括：单体型装置，集成型装置；单体型装置的安装方式包括：摆放在端子箱处，摆放在智能IED柜中，摆放在靠近断路器的平台上；集成型装置内置于巡视机器人腹内。

潜伏性故障监测装置配置有非侵入式传感器接口和无线通讯模块；

非侵入式传感器接口输入的信号包括：振动信号，分合闸电流，电场强度，剩余电流，接地线电流和其他信号。

潜伏性故障监测装置采用钳形电流传感器测量分合闸电流。

钳形电流传感器包括：自平衡模块，当被测导体和钳形电流传感器的夹角不呈90°且小于角度限值时，装置告警；其中，角度限值取值为60°。

钳形电流传感器包括：中心对准模块，当被测导体不位于钳形电流传感器的几何中心且被测导体超过区域限值时，装置告警；其中，区域限值是以钳形电流传感器的几何中心为圆心、R/2为半径的圆，R为钳口半径。

钳形电流传感器周围存在其他通电导体时，当检测到电场大于1kV/M或磁场大于0.2mT时，装置告警。

基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，包括：

步骤1，获取变电站内已安装断路器状态在线监测装置的第一断路器子集Ω_s和未安装断路器状态在线监测装置的第二断路器子集Ω_o，记为Ω＝{Ω_s，Ω_o}；

步骤2，根据第二断路器子集中各断路器的运维数据，基于专家打分法，将第二断路器子集Ω_o划分为非长期监测的断路器子集Ω_d和巡视监测的断路器子集Ω_x；

步骤3，对第一断路器子集Ω_s中的各台断路器，固定安装断路器状态在线监测装置；

步骤4，对非长期监测的断路器子集Ω_d中的各台断路器，移动安装单体型潜伏性故障监测装置；将集成型潜伏性故障监测装置安装在巡视机器人内部，对巡视监测的断路器子集Ω_x中的各台断路器进行监测。

步骤1中，不同断路器子集的划分依据包括断路器的长期健康度和动态健康度。

根据断路器的长期指标，采用模糊综合评判法，计算得到长期健康度；根据断路器的本期指标，采用模糊综合评判法，计算得到动态健康度，其中动态健康度计算时，以一个月为一期，每期都计算一次动态健康度。

不同断路器子集的划分具体如下：

1)长期健康度不大于长期健康度门槛值的断路器，归属于第一断路器子集Ω_s，固定安装断路器状态在线监测装置；长期健康度门槛值的取值为90；

2)长期健康度大于长期健康度门槛值、但是动态健康度不大于动态健康度第一门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；动态健康度第一门槛值的取值为90；

3)长期健康度大于长期健康度门槛值、动态健康度虽大于动态健康度第一门槛值，但连续三期动态健康度持续下滑且小于动态健康度第二门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；动态健康度第二门槛值取值为94；

4)长期健康度大于长期健康度门限值，动态健康度大于动态健康度第一门槛值或未出现连续三期动态健康度持续下滑的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用集成型装置。

长期指标对应断路器健康状态评估第一组监测量的标准值；第一组监测量包括：检修信息，故障信息，操作次数，运行年限；

本期指标对应断路器健康状态评估第二组监测量的标准值和第三组监测量的标准值；第二组监测量包括：本期SF₆压力，本期SF₆湿度，本期分合闸弹簧状况信息，本期行程信息，本期分合闸电流信息，本期振动信号信息，本期电场强度信息，本期瓷瓶污秽信息，本期外观锈蚀信息，本期部件坚固程度指标；第三组监测量包括：平均温度指标，平均湿度指标，平均微气象指标。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提出一种半动态布置策略的变电站高压断路器状态监测系统，一方面，应用不同原理的静态布置断路器在线监测装置实现部分断路器的长期差异化监测；另一方面，应用动态布置断路器潜伏性故障监测装置对亟需监测的断路器(存在家族缺陷尚未处理、检修超周期的情况)实施非长期(数日到数月)的断路器缺陷监测。

附图说明

图1是本发明提出的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统的结构示意图；

图1中附图标记说明如下：

10-上位机；20-断路器状态在线监测装置；30-潜伏性故障监测装置；

图2是本发明实施例中固定安装的断路器状态在线监测装置的示意图；

图2中附图标记说明如下：1-振动传感器；2-电场强度传感器；4-智能IED柜；5-路由器；6-光纤盒；

图3是本发明实施例中典型的单体型装置示意图；

图3中附图标记说明如下：7-单体型装置；8-非侵入式传感器接口；9-无线通讯模块；

图4是本发明实施例中典型的集成型装置示意图；

图4中附图标记说明如下：10-巡视机器人。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

断路器故障中机械故障占比最大，其他故障还有电气回路故障、绝缘故障等。变电站常用的断路器在线监测原理中，基于振动信号(含声纹信号)的故障诊断原理、基于分合闸电流的故障诊断原理、基于行程分析的故障诊断原理侧重于诊断断路器机械故障。基于电场强度的故障诊断原理侧重于分析绝缘故障。基于剩余电流、接地线电流监测的故障诊断原理侧重分析电气回路故障。

本发明提出了一种基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，如图1所示，包括：上位机10，断路器状态在线监测装置20，潜伏性故障监测装置30；其中，断路器状态在线监测装置固定安装在断路器处，潜伏性故障监测装置移动安装在靠近断路器处；

断路器状态在线监测装置采用侵入式测量方法采集断路器状态信号；潜伏性故障监测装置采用非侵入式测量方法采集断路器状态信号；

其中，潜伏性故障监测装置包括：单体型装置，集成型装置；单体型装置的安装方式包括：摆放在端子箱处，摆放在智能IED柜中，摆放在靠近断路器的平台上；集成型装置内置于巡视机器人腹内。

变电站断路器集合Ω包括：固定安装断路器状态在线监测装置的第一断路器子集Ω_s，移动安装潜伏性故障监测装置的第二断路器子集Ω_o，记为Ω＝{Ω_s，Ω_o}。

不同断路器子集的划分依据包括断路器的长期健康度和动态健康度。

根据断路器的长期指标，采用模糊综合评判法，计算得到长期健康度；根据断路器的本期指标，采用模糊综合评判法，计算得到动态健康度，其中动态健康度计算时，以一个月为一期，每期都计算一次动态健康度。

是将断路器健康状态评估监测量分为三组，具体如下：

1)第一组监测量包括：检修信息，故障信息，操作次数，运行年限；

2)第二组监测量包括：本期SF₆压力，本期SF₆湿度，本期分合闸弹簧状况信息，本期行程信息，本期分合闸电流信息，本期振动信号信息，本期电场强度信息，本期瓷瓶污秽信息，本期外观锈蚀信息，本期部件坚固程度指标；

3)第三组监测量包括：平均温度指标，平均湿度指标，平均微气象指标。

长期指标对应第一组监测量对应的标准值。本期指标对应第二组监测量和第三组监测量对应的标准值。

不同断路器子集的划分具体如下：

1)长期健康度不大于长期健康度门槛值的断路器，归属于第一断路器子集Ω_s，这类断路器需要固定安装断路器状态在线监测装置；在一个非限制性的较优实施例中，长期健康度门槛值的取值为90。

2)长期健康度大于长期健康度门槛值、但是动态健康度不大于动态健康度第一门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，这类断路器需要移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；在一个非限制性的较优实施例中，动态健康度第一门槛值的取值为90。

3)长期健康度大于长期健康度门槛值、动态健康度虽大于动态健康度第一门槛值，但连续三期动态健康度持续下滑且小于动态健康度第二门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，这类断路器需要移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；在一个非限制性的较优实施例中，动态健康度第二门槛值取值为94。

4)长期健康度大于长期健康度门限值，动态健康度大于动态健康度第一门槛值或未出现连续三期动态健康度持续下滑的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，这类断路器需要移动安装潜伏性故障监测装置，采用集成型装置。

在一个非限制性的较优实施例中，第一断路器子集Ω_s包括N台断路器；根据N台断路器的当前状态和同型号断路器概率较高的故障类型，差异化地配置不同原理的断路器状态在线监测装置，变电站内共配置三类断路器状态在线监测装置，则有Ω_s＝{Ω_{s_I},Ω_{s_II},Ω_{s_III}}；其中，Ω_{s_I}为第一类原理的断路器状态在线监测装置，Ω_{s_II}为第二类原理的断路器状态在线监测装置，Ω_{s_III}为第三类原理的断路器状态在线监测装置。

断路器故障中机械故障占比最大，其他故障还有电气回路故障、绝缘故障等。变电站常用的断路器在线监测原理中，基于振动信号(含声纹信号)的故障诊断原理、基于分合闸电流的故障诊断原理、基于行程分析的故障诊断原理侧重于诊断断路器机械故障。基于电场强度的故障诊断原理侧重于分析绝缘故障。基于剩余电流、接地线电流监测的故障诊断原理侧重分析电气回路故障。

进一步，机械故障一般为各型号断路器中概率最高的故障，一般需选配振动信号、分合闸电流、行程信息中的一种或两种实现对断路器机械故障的在线监测。另根据各断路器运行状态和现场条件，选配电场强度信号监测、剩余电流监测和接地线电流监测。在一个非限制性的较优实施例中，以某台需要兼顾机械故障与绝缘故障的断路器为例，如图2所示，该台断路器的三相均固定安装振动传感器1和电场强度传感器2，站内配置智能IED柜4，柜内固定安装N台II型断路器状态在线监测装置K1、K2、……、KN，其中，II型断路器状态在线监测装置K1配置传感器接口A1和以太网口B1，II型断路器状态在线监测装置K2配置传感器接口A2和以太网口B2，……II型断路器状态在线监测装置KN配置传感器接口AN和以太网口BN，各类传感器的信号通过线缆传送到智能IED柜中，具体来说，振动信号和电场强度通过线缆传输至传感器接口，II型断路器状态在线监测装置的输出信号通过以太网口接入路由器和光纤盒。

进一步，考虑固定安装的断路器状态在线监测装置的实施过程中，一般具有充分的施工时间和停电的施工机会，优选地，采用侵入式测量方法，即将电流互感器串入电流回路，以获取较高的测量精度。

固定安装的断路器状态在线监测装置一般采用有线光纤通讯。

静态布置的断路器状态在线监测装置职司断路器状态的在线监测，功能明确而单一。

在一个非限制性的较优实施例中，第二断路器子集Ω_o包括O台断路器；其中，O台断路器中包括因存在家族缺陷尚未处理、因检修超周期等原因而需要实施非长期(数日到数月)的断路器潜伏性缺陷监测的断路器M台，M台断路器子集记为Ω_d，对于M台断路器配置潜伏性故障监测装置进行监测。O台断路器还包括依靠常规巡视的状态较好的断路器L台，L台断路器子集记为Ω_x，L台断路器仅需要在操作时收集一些状态数据。并且有Ω_o＝{Ω_d,Ω_x}。针对M台存在家族缺陷尚未处理、检修超周期的情况等原因需要实施非长期(数日到数月)的断路器缺陷监测的断路器，动态布置断路器潜伏性缺陷监测装置进行监测。

移动安装的断路器潜伏性缺陷监测装置面临可能安装于不同型号的断路器，每次监测的故障类型上可能各有侧重，因此应尽可能多采集信息，尽可能集成更多的诊断技术。以此为原则部署移动式装置。因此，从装置型式上划分，潜伏性故障监测装置包括：单体型装置，集成型装置。

单体型装置布置在属于Ω_d的断路器处。单体型装置是一个功能聚焦于断路器监测与故障诊断的单体装置。同时考虑到非长期安装、不停电的特点，一般采用非侵入式测量方法。单体型装置不固定安装在智能IED柜中，单体型装置的安装方式包括：摆放在端子箱处，摆放在智能IED柜中，摆放在靠近断路器的平台上。由于单体型装置的运行环境相对恶劣，装置在抗干扰、电磁兼容等方面要有更多的考虑，同时故障诊断算法上要具备鲁棒性，对异常信号的容错能力高于断路器状态在线监测装置。

一种典型的单体型装置如图3。单体型装置7配置有非侵入式传感器接口8和无线通讯模块9，非侵入式传感器接口输入的信号包括：振动信号，分合闸电流，电场强度，剩余电流，接地线电流和其他信号。

具体地，行程信息等信号一般难以通过非侵入式测量方法采集，因此潜伏性故障监测装置中未引入行程信息。

具体地，对于分合闸电流信号，动态布置的潜伏性故障监测装置采用钳形电流传感器测量电流。

集成型装置布置在属于Ω_x的断路器处，这部分断路器的状态在线监测的迫切性稍低，因此将潜伏性故障监测装置集成在变电站巡视机器人内部展开监测，如图4所示。

具体地，按如下方法将潜伏性故障监测装置集成在巡视机器人中：

1、集成型装置内置于巡视机器人腹内，对外采取非侵入式传感器实现数据无线传输，解决数据线问题。

断路器状态的监测功能比常规巡视拍照、红外测温复杂很多，因此需要部署传感器实时传输数据，巡视机器人不停移动无法拖着数据线行走。

2、电场强度传感器等设备安装在巡视机器人外部，构成电场测量基础功能的一部分，和变电站其他区域电场强度监测等工作复用传感器，提高效率。

3、振动传感器、电流传感器采用标准化结构，作为标准化硬件配件放于巡视机器人插件格中，控制主站通过无线通讯与巡视机器人联系，采用标准的数字接口通讯协。

传感器采用人工吸附或钳在断路器的相关部件或回路上，依托机器人的机器手自行完成安装。

4、传感器的部署涉及断路器机构箱、端子箱开门问题，在机构箱、端子箱上安装感应模块，感应模块在接收到巡视机器人发出的信号后触发开门。

5、寄托现有智能巡检系统，在向调度申请进行某项断路器操作时，联动的调动巡视机器人对待操作断路器进行专项巡视，断路器操作时是分析断路器状态的最佳实际，虽然机器人到断路器附近部署传感器后，可能仍有一段低效等待时间，但在总体上已解决了无法把握断路器操作时机问题。

潜伏性故障监测装置中各传感器均使用统一的标准接口；潜伏性在线监测装置涉及多种监测原理，内部使用传感器很多，使用统一的标准接口便于即插即用。

由于潜伏性故障监测装置采用非侵入式测量可能存在误差增大问题，因此进行了优化，具体如下：

1)采用常规的抗干扰措施，包括增加屏蔽；通过增强装置的抗干扰能力来提升装置的监测可靠性。

2)钳形电流传感器增加了自平衡模块，当被测导体和钳形电流传感器的夹角不呈90°且小于角度限值时，装置告警；其中，角度限值取值为60°，装置告警。

3)钳形电流传感器增加了中心对准模块，当被测导体不位于钳形电流传感器的几何中心且被测导体超过区域限值时，装置告警；其中，区域限值是以钳形电流传感器的几何中心为圆心、R/2为半径的圆，R为钳口半径。

4)钳形电流传感器周围存在其他通电导体时，当检测到电场大于1kV/M或磁场大于0.2mT时，装置告警。

通过第2)、3)和4)项措施，提升装置的监测精度。

移动式装置面对多个不同的评价对象时，均采用模糊综合评判法作为一级评判，根据多个一级评判结果，采用变权重综合评判法进行二级评判，最终得到监测结果。

移动安装的潜伏性故障监测装置一般使用无线通讯。

本发明通过差异化地配置不同原理的断路器状态在线监测装置，与动态布置的移动式断路器潜伏性缺陷监测装置实现对全站断路器状态监测。

本发明另一方面还提出了一种基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，包括：

步骤1，获取变电站内已安装断路器状态在线监测装置的第一断路器子集Ω_s和未安装断路器状态在线监测装置的第二断路器子集Ω_o，记为Ω＝{Ω_s，Ω_o}。

步骤2，根据第二断路器子集中各断路器的运维数据，基于专家打分法，将第二断路器子集Ω_o划分为非长期监测的断路器子集Ω_d和巡视监测的断路器子集Ω_x；

步骤3，对第一断路器子集Ω_s中的各台断路器，固定安装断路器状态在线监测装置；

步骤4，对非长期监测的断路器子集Ω_d中的各台断路器，移动安装单体型潜伏性故障监测装置；将集成型潜伏性故障监测装置安装在巡视机器人内部，对巡视监测的断路器子集Ω_x中的各台断路器进行监测。

站内所有断路器状态在线监测装置均通过光纤接入系统，潜伏性故障监测装置均通过无线方式接入系统，通过差异化静态布置的断路器状态在线监测装置与动态布置的移动式断路器潜伏性故障监测装置实现对全站断路器状态监测。

根据断路器当前状态信息(含本断路器历史信息、同族断路器相关信息、巡视信息、监测信息)，分别计算断路器近期健康度和远期健康度。如某台断路器设备近期健康度低、远期健康度低，则尽快组织停电检修；如某台断路器近期健康度尚可、远期健康度低，则尽快动态布置潜伏性故障监测装置；如某台断路器近期健康尚可、远期健康度尚可，则根据当前信息差异化静态布置在线监测装置；如断路器近期健康较高、远期健康度也较高，可以暂不部署在线监测装置或潜伏性故障监测装置，依靠日常巡视监视断路器状态。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，包括：

断路器状态在线监测装置，潜伏性故障监测装置；其中，断路器状态在线监测装置固定安装在断路器处，潜伏性故障监测装置移动安装在靠近断路器处；断路器状态在线监测装置采用侵入式测量方法采集断路器状态信号；潜伏性故障监测装置采用非侵入式测量方法采集断路器状态信号。

2.根据权利要求1所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

潜伏性故障监测装置包括：单体型装置，集成型装置；单体型装置的安装方式包括：摆放在端子箱处，摆放在智能IED柜中，摆放在靠近断路器的平台上；集成型装置内置于巡视机器人腹内。

3.根据权利要求2所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

潜伏性故障监测装置配置有非侵入式传感器接口和无线通讯模块；

非侵入式传感器接口输入的信号包括：振动信号，分合闸电流，电场强度，剩余电流，接地线电流和其他信号。

4.根据权利要求3所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

潜伏性故障监测装置采用钳形电流传感器测量分合闸电流。

5.根据权利要求4所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

钳形电流传感器包括：自平衡模块，当被测导体和钳形电流传感器的夹角不呈90°且小于角度限值时，装置告警；其中，角度限值取值为60°。

6.根据权利要求4所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

钳形电流传感器包括：中心对准模块，当被测导体不位于钳形电流传感器的几何中心且被测导体超过区域限值时，装置告警；其中，区域限值是以钳形电流传感器的几何中心为圆心、R/2为半径的圆，R为钳口半径。

7.根据权利要求4所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测系统，其特征在于，

钳形电流传感器周围存在其他通电导体时，当检测到电场大于1kV/M或磁场大于0.2mT时，装置告警。

8.基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，利用权利要求1至7任一项所述系统实现，其特征在于，包括：

步骤1，获取变电站内已安装断路器状态在线监测装置的第一断路器子集Ω_s和未安装断路器状态在线监测装置的第二断路器子集Ω_o，记为Ω＝{Ω_s，Ω_o}；

步骤2，根据第二断路器子集中各断路器的运维数据，基于专家打分法，将第二断路器子集Ω_o划分为非长期监测的断路器子集Ω_d和巡视监测的断路器子集Ω_x；

步骤3，对第一断路器子集Ω_s中的各台断路器，固定安装断路器状态在线监测装置；

步骤4，对非长期监测的断路器子集Ω_d中的各台断路器，移动安装单体型潜伏性故障监测装置；将集成型潜伏性故障监测装置安装在巡视机器人内部，对巡视监测的断路器子集Ω_x中的各台断路器进行监测。

9.根据权利要求8所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，其特征在于，

步骤1中，不同断路器子集的划分依据包括断路器的长期健康度和动态健康度。

10.根据权利要求9所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，其特征在于，

根据断路器的长期指标，采用模糊综合评判法，计算得到长期健康度；根据断路器的本期指标，采用模糊综合评判法，计算得到动态健康度，其中动态健康度计算时，以一个月为一期，每期都计算一次动态健康度。

11.根据权利要求10所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，其特征在于，

不同断路器子集的划分具体如下：

1)长期健康度不大于长期健康度门槛值的断路器，归属于第一断路器子集Ω_s，固定安装断路器状态在线监测装置；长期健康度门槛值的取值为90；

2)长期健康度大于长期健康度门槛值、但是动态健康度不大于动态健康度第一门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；动态健康度第一门槛值的取值为90；

3)长期健康度大于长期健康度门槛值、动态健康度虽大于动态健康度第一门槛值，但连续三期动态健康度持续下滑且小于动态健康度第二门槛值的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用单体型装置；动态健康度第二门槛值取值为94；

4)长期健康度大于长期健康度门限值，动态健康度大于动态健康度第一门槛值或未出现连续三期动态健康度持续下滑的断路器，归属于第二断路器子集Ω_o，移动安装潜伏性故障监测装置，采用集成型装置。

12.根据权利要求10所述的基于半动态布置的变电站高压断路器状态监测方法，其特征在于，

长期指标对应断路器健康状态评估第一组监测量的标准值；第一组监测量包括：检修信息，故障信息，操作次数，运行年限；

本期指标对应断路器健康状态评估第二组监测量的标准值和第三组监测量的标准值；第二组监测量包括：本期SF₆压力，本期SF₆湿度，本期分合闸弹簧状况信息，本期行程信息，本期分合闸电流信息，本期振动信号信息，本期电场强度信息，本期瓷瓶污秽信息，本期外观锈蚀信息，本期部件坚固程度指标；第三组监测量包括：平均温度指标，平均湿度指标，平均微气象指标。

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