[00718625]VCB真空度与电寿命评估机理及实用诊断方法

课题来源与背景：实现电气设备的在线监测技术，乃至状态检修，要解决基本状态评估机理的合理性、检测手段的先进性、监测装置的实用性和电磁兼容等一系列问题。针对真空断路器电寿命和灭弧室内真空度的在线监测，急切需要解决的问题是：完善电寿命折算的计算依据、进行机理研究，进一步研究电寿命理论分析的精度和准确度；解决VCB真空度现场状态评估原理、现场适应性、准确度、抗干扰等系列问题，给出不同灭弧室型号、不同生产厂家真空度在线状态评估的共性问题；以理论和试验研究为指导，结合电网智能化和开关智能化需求以及IEC61850变电站通信网络系统的推广应用，研究实用的电寿命和真空度在线状态评估装置，推进断路器智能化和状态检修进程。该研究成果可提供中国真空高压开关设备在线状态监测技术和理论研究基础，提高设备的智能化水平、减少设备停运时间、提高设备可靠性、延长使用寿命、降低检修费用、改善运行性能，将对实现开关电器智能化和状态检修做出一份贡献。研究目的与意义：真空断路器是电力系统中主要的和高性能参数的开关设备之一，可靠地分断短路电流的能力是对它的基本要求，也是最苛刻的考验。触头的电寿命直接影响断路器的使用寿命，触头的健康状况直接关系到断路器分断短路电流、熄灭电弧能力。随着数字化变电站乃至数字化电网的建成和应用，对断路器也提出了相应的智能化需求。因此，对断路器触头的电寿命进行在线监测机理和实用化研究，是实现断路器的智能化和状态检修的必然要求之一。早期投入运行的真空断路器将临近其设计使用寿命年限，此时随时掌握处头系统的磨损程度和灭弧室内的真空度对于电力系统安全稳定运行极其重要。因此，对真空灭弧室真空度实施连续状态监测，是保证电力系统安全稳定运行的必要条件，也是实现真空断路器智能化和状态检修的基本要求和迫切任务。 主要论点与论据： 真空断路器触头系统电寿命状态评估与诊断机理 深入研究真空断路器电寿命试验数据和电磨损特征，提取表征电寿命烧蚀的特征信息；建立电寿命数学物理模型，分析系统负荷情况（短路类型、短路点位置、操作电流大小等）对电寿命的影响；仿真分析电寿命评估模型，优化电寿命等价折算、参数范围选择、电寿命限值设定方法，研究和提供电寿命在线状态评估和诊断的基本原则。 真空灭弧室真空度在线状态评估和诊断机理 提取真空灭弧室附近电磁变量和屏蔽罩电位的动态变化与稳态运行特征，深入研究屏蔽罩电位和灭弧室附近电磁场形成、发展变化过程，提供和建立在线状态评估特征变量并对该特征变量与真空度的内在联系进行全面描述和建模，得到较为完善的、共性的真空灭弧室真空度测试和分析模型。 电寿命、真空度状态在线评估和诊断实用技术 以工程实用为出发点，研究真空断路器电寿命、真空度状态在线评估和诊断关键技术，包括：特征变量的提取、检测传感装置研发、可靠度和精确性分析以及电磁兼容性能研究等。创见与创新： 该成果在多学科综合与交叉的基础上，研究高压真空断路器电寿命、真空灭弧室真空度综合评判机理，为实现电寿命和真空度智能评判和诊断提供理论支持，促进高压断路器智能化和状态检修体制的发展。 建立和提供高压真空断路器电寿命状态综合评估和智能诊断的精确化、实用化的理论分析模型。建立和提供真空度状态在线评估特征量与真空度之间内在联系的机理模型和数学表达。提供可用于3相开断电流起始燃弧时刻和燃弧时间独立检测的智能传感装置，并研究其在电寿命状态在线评估系统中的应用技术。建立和提供电寿命、真空度状态评估机理的全面描述和诊断方法，结合IEC61850国际标准提出电寿命和真空度智能评判和实用诊断新方法。社会经济效益：该研究成果基于耦合电容法和改进的开断电流加权累计算法，利用先进的数值分析和神经网络算法对检测所需的理论算式中的关键参数的选取和确定进行优化，得到了较好的精度和检测稳定性。该研究成果适用于高压真空断路器触头系统电寿命的可靠在线检侧与状态评估，应用安全，可靠性高。