高压断路器在线监测论文
10kV断路器机械特性在线监测的研究摘要
10kV断路器机械特性在线监测的研究摘要：断路器是电力系统中用于控制和保护的重要一次设备，它担负着限制系统短路电流、提高系统可靠性的重大任务。
断路器在开断电流后，触头及喷口将出现一定程度的磨损，长时间的开断会引起断路器机械性能的劣化，将直接导致断路器分合闸动作不到位，严重者影响断路器的开断电流能力，甚至造成重大事故。
资料表明：超过90%的断路器故障都是机械原因引起的。
目前，断路器的在线监测的实际应用较少，工作人员无法实时了解到断路器的健康状况，只能通过定期检修来排除故障隐患，大大增加了检修成本的同时也有可能因为而造成断路器出现故障。
断路器的在线监测能有效的提高系统运行的安全性和可靠性。
论文针对10kV断路器设计了一款智能监控单元实现断路器的实时在线监测功能，主要做了以下工作：1．设计了监控单元的整个硬件系统，重点对装置中的传感器采集模块、信号处理模块和CPU控制模块进行硬件电路设计。
运用仪表放大芯片AD8227进行信号放大，介绍了以意法半导体公司的STM32F407ZGT6芯片为核心扩展的RS485、以太网、ADC、铁电存储器、FLASH等组成的整个CPU模块。
2．设计了监控单元的软件功能，阐述整个软件流程，对各个功能模块进行详细介绍，研究断路器分合闸动作的判定依据并重点分析断路器分合闸时间与合闸弹跳时间的算法，结合波形曲线，对断路器当前状态进行评估，分析断路器几种故障状态下的波形曲线，并与正常线圈电流波形对比。
3．通过对现场10kV断路器进行实验，运用CAN总线或者以太网将CPU 中存储的的波形数据传送至上位机软件中进行显示，在软件中实时观察断路器各机械参数值的变化情况，得到的实验数据，结合该VEP真空断路器出厂检验报告分析断路器的运行状况，最终验证了该智能监控单元的准确性与可实施性。
关键词：断路器、在线监测、线圈电流。
浅析断路器状态监测
浅析断路器状态监测摘要随着国家农网改造及电网建设的发展，市场对高压断路器产品的需求越来越多，为满足我国发展坚持智能电网的需求，对高压断路器产品运行状态进行监测是保证设备可靠运行并有效检修的重要内容，是确保电力系统安全运行及对电力设备可靠运行的有效途径。
当前高压开关产品在线监测技术已经在相关行业内得到研究，并且许多在线监测技术已经在电力系统内得到应用，备受电力系统管理人员的青睐。
在未来电网发展当中，在线监测技术的应用必将成为主流，替代原有传统的监测技术。
高压开关制造厂家，为在未来电力市场内得到绝对话语权，在现有的产品上添加在线监测技术及在新产品研发初期考虑采用在线监测技术，必将成为未来发展之趋势。
关键词断路器监测在电力系统的一次设备中，就单台设备而言，断路器仅次于发电机和变压器等大型电力设备，但就需要数量和所占电站设备的投资大小而言，它又排在两者之前；另外断路器在电力系统中担负着控制与保护的双重功能。
因此，为了确保断路器运行的可靠性，减少浪费，提高设备的可用率，科学化管理断路器检修是实现最佳经济效益和社会效益的最好途径。
一、断路器状态监测的主要方法状态监测的任务是了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别的方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对开关运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态做出报警，以便运行人员及时加以处理，并为开关设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
对断路器的状态进行监测的方法很多，并且随着科技的发展和研究的深入，状态监测的方法会更多，手段会更先进、更科学、精确度会更高，效果也会更好。
目前，主要有以下几种方法。
①巡视检查巡视检查是由有经验的专业人员进行的，有简便、直观和大众性的特点。
显然，认真仔细的巡视检查能及时发现很多故障前兆和有价值的线索，例如异常声响及振动、漏油、漏气、过热等，是参与状态检修的一项重要手段，也是最基本的监测手段。
高压断路器在线检测技术的探究_韩军
摘 要：高压断路器是电力系统经常遇到的一个重要问题,提高供电的安全性、质量性、可靠性和经济性更是不可避免的。高压断路器在线 检测技术经过多年发展,取得了一些进展。介绍了几种常用的高压断路器在线监测方法,并分析比较了其优缺点。 关键词：高压断路器；在线监测；分析比较
半导体温度传感器有温敏二极管和热敏电阻 , 但是内部热缺陷 一般都发热时间长 , 而且比较稳定。 温度传感器可检测断路器的内部故障 , 故障点的热量可以 通过热传导和对流转换 , 与故障点周围的物体或绝缘材料发生 热量传递 , 引起这些部位的温度升高 , 特别是与之有电气连接 的导体也是传热的良导体 , 会有显著的温升。要注意的是这种 情况所造成的箱体发热与变压器因涡流损耗所引起的发热最大 的不同就是其热谱图不具有环流形状 , 并且这类缺陷如热源过 温 , 多同时伴有变压器油的气化 , 可以结合油色谱分析加以具 体判断。从电气设备外部显现的温度分布热像图 , 判断出内部 故障。 固体温度传感器的优点 : 结构简单 , 对待测物体的温度影 响小 , 热电偶适合于测量快速变化的温度 , 热电阻适合测量稳 态温度。缺点 : 灵敏度低、响应慢。 半导体温度传感器的优点是 : 灵敏度高、响应快、体积小、 成本低 , 其集成化得到广泛应用。缺点 : 线性度差 , 需要在测 量系统中作修正和补充。 四、压电式加速度传感器的应用 压电式加速度传感器主要用于机械振动信号的监测。工 作原理是压电材料在一定方向外力作用而产生形变时 , 内部将 产生极化现象 , 同时在其表面产生电荷。在断路器中用永久磁 铁座固定在连杆上 , 以获取分辨率高的振动信号。C=ε0εrA/ d,U=Q/C。 优点 : 结构简单 , 成本较低。 缺点 : 压电式振动传感器输出电荷量 , 易受到外界的干扰 , 因而在输出与电荷 / 电压变换电路之间要采用同轴电缆以屏蔽 外界干扰。 五、结语 断路器在线监测是进行状态检修的基础工作 , 故障监测就 是在信号诊断和处理的基础上进行的 , 无论是利用简单的红外 诊断技术的应用、霍尔电流传感器的应用温度传感器在断路器 中的应用、压电式加速度传感器的应用等都需要积累经验 , 需 要大量数据分析 , 所以 , 在线监测装置的数据积累成为关键。 随着传感器技术 , 信号处理技术 , 微电子技术以及计算机通信 技术的快速发展 , 断路器机械特性在线监测的技术将进一步完 善和提高。同时 , 断路器的在线监测是电力系统可靠运行的有 力保障 , 也是提高电能质量的有效措施。
SF6高压断路器状态监测与故障诊断方法研究 cc毕业设计论文
摘 要高压断路器对电力系统的可靠稳定运行至关重要。
对高压断路器实施状态监测与故障诊断，可以有效的减少过早或不必要的停电试验和检修，减少维护工作量，降低维修费用，提高检修的针对性，可显著提高其运行的可靠性和经济性。
SF高压断路器的类型、结构、性能和特点以及预防性试验本文系统地介绍6方法、在线检测和状态监测方法；根据国际大电网组织13.06工作组和中国电力科学研究院对高压断路器的故障统计以及故障产生的原因，确定状态监测的内容。
分析了断路器分合闸线圈电流电压波形、机械振动信号、开断电流信号、绝缘拉杆直流泄漏电流、灭弧室和控制箱内温升及SF气体状态等监测信号与故障6之间的对应关系，确定了用于故障诊断的特征信号；最后简要介绍人工神经网络与D-S证据理论信息融合技术的高压断路器故障诊断方法，并设计状态监测与故障诊断系统原理框图及故障诊断程序流程框图。
SF高压断路器；状态监测；故障诊断；人工神经网络；D-S证据理论关键词：6ABSTRACTHigh-voltage circuit breaker on the power system reliability and stable operation is of essential, The implementation of High V oltage Circuit Breaker Condition Monitoring and Fault Diagnosis, can effectively reduce the likelihood of premature or unnecessary power tests and maintenance, and reduce the maintenance workload, lower maintenance costs and improve maintenance of the targeted, thus significantly improve the reliability of their operation and economy.First of all, the paper introduced the types，structures，characteristics, preventive test methods and on-line condition monitoring and fault diagnosis technology of high-voltage circuit breaker; Secondly, according to the Working Group 13.06 of the large power grids in accordance with international organizations, and China Electric Power Research Institute which have the High V oltage Circuit Breaker Fault statistic and the analysis of its generating causes, the paper determined the content of online condition monitoring; Analyzed the opening and closing coil current waveforms of circuit breaker switch, mechanical vibration signal, the fault current signal, insulation rod DC leakage current, arc-quenching chamber and the temperature rise control inside the box. And theSF gas was also corresponding relationship between the state monitoring signal and the fault of6 analyzed. Moreover, determined the characteristics of fault diagnosis signal. Finally, introduced the artificial neural networks and D-S evidence theory of information fusion fault diagnosis method of high voltage circuit breaker, and designed condition monitoring, fault diagnosis system block diagram and fault diagnosis program flow diagram.SF high-voltage circuit breaker; condition monitoring; Fault Diagnosis; Keywords:6artificial neural networks; D-S evidence theory目 录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 高压断路器状态监测与故障诊断技术的现状 (1)1.3 高压断路器在线监测与故障诊断的意义 (2)1.4 高压断路器在线监测与故障诊断技术存在不足 (3)1.5 高压断路器在线监测与故障诊断技术发展趋势 (3)1.6 高压断路器在线监测方法 (4)1.7 本文的主要工作 (5)SF高压断路器的基础知识 (6)262.1 高压断路器的概述 (6)2.1.1 断路器的分类 (6)2.1.2 断路器的用途 (7)SF高压断路器的发展及其特点 (7)2.26SF气体的性质 (7)2.2.162.2.2SF高压断路器的发展过程 (8)62.2.3SF高压断路器的特点 (9)6SF高压断路器的分类 (10)2.2.46SF高压断路器的基本结构 (10)2.36SF高压断路器的典型结构 (11)2.3.16SF高压断路器操动机构的构成 (11)2.3.262.3.3SF高压断路器对操动机构的要求 (12)6SF高压断路器的主要性能指标 (13)2.462.5SF高压断路器的试验 (14)62.5.1 交接试验项目 (15)2.5.2交接验收试验的要求及方法 (15)SF高压断路器状态监测的内容 (18)363.1 高压断路器故障统计与分析 (18)3.2 状态监测特征参量的选择 (20)3.3 分、合闸线圈电流监测 (21)3.4 振动信号监测 (24)3.4.1振动信号测量点的选取 (24)3.5 开断电流信号监测 (25)3.6 触头寿命预测方法 (25)3.7 交流泄漏电流监测 (26)3.8 温度监测 (27)3.9 动触头行程监测 (28)SF气体状态监测 (29)3.1064SF高压断路器的故障诊断方法 (30)64.1高压断路器的故障诊断方法综述 (30)4.2高压断路器故障及其原因分析 (32)4.3 D-S证据理论提出 (33)4.4人工神经网络与D-S证据理论信息融合技术的故障诊断方法 (34)4.5 D-S证据理论诊断模型 (36)4.6 基于D-S证据理论的电力设备信息融合算例分析 (36)5 高压断路器状态监测与故障诊断系统的原理设计 (38)5.1 状态监测和故障诊断系统总体设计方案 (38)5.2 在线监测与故障诊断系统硬件设计方案 (38)5.3 状态监测与故障诊断程序流程图 (39)5.4 基于证据理论诊断程序设计流程图 (42)6 总结 (43)致 谢 (44)参考文献 (45)翻 译 (48)中文译文 (48)英文原文 (54)1 绪论1.1课题背景随着电力系统朝着高压、大容量的方向发展，保证电力设备的安全运行越来越重要，停电事故给国民经济和人民生活带来的影响与损失越来越大。
变压器和断路器在线监测论文
变压器和断路器在线监测论文摘要：从事故检修→定期检修→状态检修，是技术发展的必然。
定期检修以预防性试验为基础，而状态检修则必须以在线监测为基础。
在线监测、故障诊断、实施维修，构成了电气设备状态检修的内涵。
必须加强常规测试工作，坚持长期积累设备状态参数，建立相应的台帐和设备状态评价记录。
使用先进的在线监测手段，提高在不停电的情况下掌握设备状态的方法和能力，更加有效的掌握设备的状态。
同时，充分利用现有的检测诊断技术，积极应用新的故障诊断技术，不断积累经验，以指导状态检修工作。
前言随着国民经济的发展，电力事业迅速增长，装机容量和电网规模日益增大，人们对电力系统中设备的运行可靠性的要求不断提高，在现代电力设备的运行和维护中，电力变压器不仅属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列，而且是导致电力系统事故最多的设备之一，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。
因此国内外一直把电力变压器在线检测与诊断技术作为重要的科研攻关项目，现今大多数运用的技术有局部放电法，和变压器油色譜分析法等。
1变压器在线监测1.1油中溶解气体在线色谱分析油气相色谱在线监测过程，是将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置，再由脱气装置进入分析仪，经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值。
根据变压器油中的溶解气体，反映出变压器内部的故障类型。
如果是放电性故障，乙炔含量将明显增长；如果是过热性故障，总烃含量将明显增大。
油中特征气体含量的变化是变压器发生故障的前兆。
通过监测确定特征气体，油中溶解气体分析（DGOA）已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠。
安装油中特征气体传感器连续监测，可检测到早期的潜伏性故障征兆，从而有助于用户尽可能采取正确的检修措施。
已有的DGOA技术能够确定气体的类型、浓度、趋势及气体的产生速率。
油中溶解气体的变化速率在决定故障发展严重性方面很有价值。
1.2局部放电监测与定位由于变压器油、纸绝缘中含有气隙或内部场强不均匀及导体中含有尖角、毛刺等，使局部电场过于集中，造成介质击穿，出现局部放电（PD）。
毕业论文开题报告-高压断路器在线监测系统设计(硬件部分)
南昌工程学院2007 级毕业（设计）论文开题报告机械电气学院电气工程及其自动化专业题目高电压断路器在线监测系统设计（硬件部分）学生姓名彭乐明班级07电气工程及其自动化（1）班学号2007100087指导教师金煜日期2010 年12 月31 日南昌工程学院教务处订制题目：高电压断路器在线监测系统设计（硬件部分）一、选题的依据及课题的意义（一）选题的依据高压断路器设备故障的发生，带来的后果是十分严重的。
其直接的危害是被开关设备所保护的线路、设备受损，电量损失；间接的危害则造成用户大面积停电，影响正常的生活、生产甚至社会稳定。
因而，对开关设备实施在线状态监测，提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度势在必行。
（二）课题的意义高压断路器作为输电系统中的关键环节，对保障供电网络的正常运行和排除网络故障部分具有重要的作用。
因此，实现高压断路器的监控自动化具有现实和长远的意义：1.提高高压断路器的安全、可靠运行水平高压断路器的监控系统除了能迅速发现被保护对象的温度超限并及时发出告警信息外，还能控制加热设备的投切，自动调节温度，这使得高压断路器运行的可靠性大大提高。
2.提高变电站的运行、管理水平高压断路器实现测量温自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动完成，运行人员只要通过计算机屏幕，就可对高压断路器的温度运行工况及参数一目了然。
并且各种操作都有事件记录可供查询，大大提高了管理水平。
3.减少维护工作量，降低值班员的劳动强度监控系统的抄表和记录的自动化，使得值班员可不必定时抄表和记录，完全实现遥测、遥控、遥信，从而大大提高了变电站的自动化水平，降低了运行人员的工作强度。
二、研究概况及发展趋势综述随着经济建设的发展，电力系统的容量日益增长。
大机组，超高压，远距离输电系统与日俱增。
与此同时，电网中起控制、保护作用的高压断路器的运行数量也以较高的速度在不断增长。
断路器的劣化直接涉及到热、电、机械、环境等多方面的因素，虽然岁对断路器的故障监测与诊断已有较长时间的研究，但至今仍没有一个完善的、成熟的断路路器寿命评估模式。
高压断路器的在线监测
高压断路器的在线监测卢学丽沈阳工程学院电气工程及其自动化摘要：断路器在线监测在当今的维护与操作中占有重要的地位。
监测系统不需要电气接线，在线监测高压断路器动作过程中的参量，为断路器故障诊断和预测提供依据。
在线监测技术使断路器的状态及绝缘监测更为及时、准确，保证了电力系统供电的可靠性与安全性。
关键词：高压断路器，在线监测，机械状态，绝缘Abstract: Circuit breaker on-line monitoring is playing an important role in today’s maintenance and operation. The system is no electrical link. The high voltage circuit breakers are monitored during the operation. The data recorded are utilized for diagnosing fault and may be employed in fault prediction and condition-based maintenance. On-line monitoring techniques makes the condition and the insulation of the high voltage circuit breaker are prompt and accurate .It ensures the electric power system can supply electricity safely and reliably.Key words: high voltage circuit breaker; On-line monitoring; the mechanical condition; the insulation1.引言对电力系统来说，高压断路器的可靠性是至关重要的，它关系到电力系统的安全运行。
论10kV高压开关柜智能化在线监测系统
论10kV高压开关柜智能化在线监测系统摘要：本文主要对10kV高压开关柜智能化在线监测系统进行分析。
高压开关柜是电力系统中不可缺少的重要设备，承担正常线路的投入、退出以及故障线路的切除，对电网和负荷的安全、稳定运行起着控制和保护双重作用，其状态的好坏直接影响着电力系统的可靠运行。
关键词：高压开关柜；在线监测；系统；内容引言随着变电站综合自动化和配电自动化的迅速发展，电力系统自动化程度越来越高，相应地对各种输变电和配电设备提出了更高的要求。
在电力系统中起着控制和保护等重要作用的高压开关柜首当其冲，不仅要求运行中的高压开关柜要有高度的可靠性，而且还要监视其自身的运行状态。
对反映其性能的运行参数实施在线监测，是保证高压开关柜本体运行可靠性的关键。
一、10kV高压开关柜智能化在线监测系统的目标随着电力系统自动化的迅速发展和供电可靠性要求的日益提高，特别是目前电力部门正大力推行的变电站综合自动化，对高压开关柜的可靠性提出了更高的要求。
为了适应这种要求，构建高压开关柜在线监测系统的根本任务是了解和掌握开关柜的主体断路器的运行状态，为断路器的故障诊断、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
因此，高压开关柜在线监测系统应实现以下几个基本目标：（1）建立高压开关柜在线监测系统，对能反映开关柜本体运行状态的有关参量进行长期连续的监测。
（2）监测系统的投入和使用不应改变和影响开关柜原有的性能及其可靠性。
（3）监测系统应能对开关柜的有关运行参量进行显示和记录。
（4）应用各种数据处理和信号分析方法，综合考虑各种因素，如运行历史，环境因素等，能对开关柜运行状态的相关数据进行分析处理。
（5）采用计算机技术、传感器技术、电磁兼容技术，使现场监测单元的运行有足够的可靠性，具有较好的抗干扰能力和必要的监测灵敏度。
（6）具备一定的通信能力，能满足综合自动化和无人值守变电站的需求。
（7）具有自检和报警功能。
（8）具有很好的可行性和较好的技术经济指标。
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引言现代高压电气设备是以高性能、智能化、免维修为发展趋势。
电气设备从现行的计划检修向状态检修转变已成为必然趋势。
高压断路器是电力系统中重要且数量巨大的电气设备，断路器发生故障造成的损失，远远超出断路器本身的价值[1>。
为了提高断路器工作的可靠性，必须采取相关措施，防患于未然。
建立高压断路器的状态检修环节，可以预测故障先兆，克服定期检修的盲目性，同时也为制造出智能型的免维修断路器摸索和积累了资料。
本文讨论实现高压断路器状态在线监测的原理和技术。
断路器是非常复杂的电气设备，断路器的劣化涉及到热、电、机械、环境等多方面的因素，虽然对断路器的故障监测与诊断已有较长时间的研究，但至今仍然没有一个完善的、成熟的断路器寿命评估模式[2>。
目前的断路器在线监测模式大多采用档次不高的单片机作为主控制器，构成独立的监测装置。
由于单片机的速度、字长、扩展能力等方面的局限性，存在采样信号较少、采集数据不足、对运动过程缺乏记录、分析精度不高、计算模型简单等问题，诊断结论缺乏说服力[2>，同时存在人机交互性不够友好、联网能力较差的缺点。
本文认为上述问题的解决应从以下三方面入手：1）断路器监测信号的合理选择以及先进传感器的选型与安装是状态诊断的前提与关键； 2）选用高性能的CPU作为监测装置的核心，是决定监测系统性能指标的基础条件；3）改监测装置为监测系统，采用分布式的体系结构，灵活方便，使得智能性、扩展性大大增强。
本文提出的高压断路器状态在线监测系统是采用分布式结构，其中在线监测单元以TI公司的高性能数字信号处理器DSPVC33作为主控制器，能对断路器的众多关键参数进行长数据录波，综合诊断，具有就地显示和远程网络功能，适用于用得较多的少油或多油、六氟化硫（SF6）及真空三大类断路器。
1 高压断路器在线监测项目特征提取是在线监测的首要环节，盲目采用过多的传感器采集断路器的状态特征既不现实也不经济[3>。
本文立足于在线监测的实用化，仅直接提取关键特征，经数学分析推断出断路器的状态和性能。
在线监测的主要项目有：1.1 断路器触头的电磨损断路器的每次开断都会对触头产生一定程度的损伤，断路器的触头电磨损（又称电寿命）是断路器性能的重要指标。
对断路器触头电寿命的诊断，实践证明仅考虑累计开断电流和累计开断次数是不科学的。
合理的办法是依据开断电流的大小，评估出该次开断的触头磨损量，再累积每次开断的触头烧损量，作为电寿命判别的依据。
各种型号的断路器都可以得知其额定短路开断电流下的允许开断次数，设额定短路开断电流下允许开断次数为N，定义一台全新的断路器的触头相对电寿命（磨损量）为100%。
则每次额定短路开断电流开断时的相对磨损为1/N，根据不同断路器的N-Ib曲线，即可求得任意大小开断电流Ib的对应允许开断次数Nb，则对应的单次开断的相对电磨损量为1/Nb，这样可求出任一次开断时的相对电磨损量，也可求出该断路器的相对电寿命L=L1- å（1/Nb），L1为断路器电寿命的初始值，是一个不大于1的百分数，其值由断路器的运行历史决定，新投运的或经过大修后的L1可取为1。
根据以上方法和试验结果，本文采用的电寿命计算曲线可在下表的基础上插值实现。
表中Ib为任一次开断电流，Ie为额定短路开断电流，N为额定短路开断电流下的开断次数，Qm为对应开断电流Ib时的触头相对电磨损量。
表1. 少油断路器的相对电磨损公式表2. SF6断路器相对电磨损公式IMG=SF6断路器相对电磨损公式]/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121917194226003G.jpg[/I MG]表3. 真空断路器相对电磨损公式1.2 断路器的机械寿命监测高压断路器故障统计中，故障概率最高的是操作机构故障。
据统计，有40%至60%的高压断路器的操作事故是由机械方面的原因造成的[3>。
1.2.1 分合闸线圈电流波形分合闸线圈电流是表征断路器操作机构动作性能的关键特征，电流波形中蕴含丰富的信息。
图1所示的是一个典型的断路器开断短路电流的跳闸回路电流，T0为分合命令到达时刻，T1为铁芯开始运行时刻，T2代表铁芯触动操作机构的负载后减速或停止运行的时刻，T3可视作开关辅助a接点断开线圈电路时刻，T0-T1与控制电源及线圈电阻有关，T1-T2的变化表征电磁铁铁芯运行机构有无卡涩、脱扣及机械负载变动情况，T2-T3或T0-T3可以反映操作传动系统运动的情况。
通过以上几个不同特征时间的分析即可诊断断路器部分机械故障趋势，包括拒分、拒合等故障。
1.2.2 断路器开断过程的时间行程特性曲线断路器的时间行程特性曲线中蕴含多种信息，包括分合闸时间、同期性、速度以及行程信号等。
这些信号与断路器的灭弧室性能、燃弧时间以及弧后介质的恢复、合分闸弹簧的性能等相关。
1.2.3 断路器动作时的振动波形断路器在操作时，对应机构中的每一部件的动作在振动信号时间图上都会有一个振动脉冲，对于不同的操作，各部件的振动脉冲出现的顺序是不变的，振动波形具有良好的重复性，因此用振动信号分析断路器的动作特性是有效的，振动分析法对于断路器机构的变形、润滑故障诊断灵敏度高，也是机构和灭弧室磨损、部件故障、装配失误等的特征表象[3>。
可以在装置投运时，经若干次规定的例行操作，现场录取该断路器的振动波纹做“指纹”，作为诊断的参考。
2 高压断路器在线监测的传感器选型综上所述，断路器工作状态的检测可采用电流、行程、振动三种类型的传感器实现。
为了不影响断路器的正常工作，尽量采用非接触检测方法，传感器在断路器体外安装，且无可调整部件，不需现场整定，受环境因素的影响小。
2.1 断路器触头的开断电流检测断路器触头的开断电流为交流电流量，本文选用穿心型保护CT实现。
输入信号范围为0 -100A，输出信号峰峰值为－5V～＋5V。
2.2 分合闸线圈电流检测分合闸线圈电流为直流电流量，本文选用霍尔电流传感器，安装方式为传感器铁芯开口安装，不影响断路器的二次接线。
输入信号范围为0-20A，输出信号为4～20mA的直流电流。
霍尔传感器是基于霍尔效应的原理。
所谓霍尔效应是指若在一半导体薄片的两端通以控制电流I，并在薄片垂直的方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上将产生电势UH的现象,所产生的电动势称为霍尔电压或霍尔电势。
当霍尔元件的材料和几何尺寸确定之后，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B，即UH=KHIB，对于确定的霍尔元件而言，KH为常数。
霍尔传感器结构简单，频率响应宽，可实现非接触检测。
2.3 断路器动触头的行程检测动触头的行程为直线位移，通过测量连动机构的角位移间接实现。
本文采用旋转式光电编码器实现。
旋转式光电编码器的特点是重量轻、力矩小、可靠性高，广泛用于各种角位移测量的场合。
光电编码器由码盘、光源和光电元件组成[4>。
码盘有三个码道组成，最外圈码道为增量码道，码道上分布有相当数量的透光和不透光的扇形区；中间码道为辨向码道，扇行区位置与增量码道错开半个扇形区；内层码道只有一条透光的狭缝。
使用时码盘随被测目标一同旋转，3对光源和光电元件布置在码盘的两侧，位置对称，则外层码道的光电元件输出的脉冲数反映了被测目标转动角度的大小；外层码道与中间码道的输出相位差反映了被测目标的转动方向；内层码道的狭缝作为码盘的基准位置，输出信号提供一个初始零位信号。
增量码道上扇形区数目的多少，决定了编码器的分辨力。
光源一般采用发光二极管，光电元件一般采用硅光电池或光电晶体管。
旋转式光电编码器安装在断路器连动机构的转动轴上。
2.4 振动信号检测压电式加速度传感器是是振动测量的主要传感器形式。
和其它类型的传感器相比具有灵敏度高、频率范围宽、线性动态范围大、体积小、安装形式多样等一系列优点。
压电式传感器是基于压电效应的原理。
所谓压电效应是指正压电效应，当沿着一定的方向对某些电介质加力而使其变形时，内部产生极化现象，在它的两个表面上产生极性相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态，这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应。
压电式加速度传感器的主要部件包括壳体、压电片和紧压在压电片上的质量块组成。
由于质量块产生正比于加速度的惯性力，此力作用在压电片上，由正压电效应使压电片表面产生正比于加速度的电荷。
2.5 开入量装置同时检测断路器动作的相关节点状态，并将这些节点状态和以上各类传感器的输出信号相结合，用来分析各种机械性能。
3 高压断路器在线监测系统的硬件结构为了实现状态检修的目的，高压断路器在线监测系统应具有各种数据采集、信号分析、故障诊断、数据管理等功能，并且具有良好的人机界面，系统中的各功能模块能够实时有效地通讯。
系统结构如下图所示。
系统的核心是分布式的断路器在线监测装置，该装置采用模块化背插结构，包括DSP主控板、MMI模件、模入、开入、开出模件和电源模件。
断路器在线监测装置安装在现场，它采集传感器输出信号，进行在线分析处理后，将设备状态实时显示在液晶面板（MMI）；并通过CAN总线送往上位机（PC），上位机系统调用高级应用算法，实时计算断路器相关指标并累积历史数据，给出历史评价。
DSP主控板是以TMS320VC33为核心的智能控制模件，它的任务可分为4个方面：信息采集、处理计算分析、控制输出以及通讯。
由于液晶模块的驱动与现场显示任务量较大，故设计中将显示功能独立于DSP主控板，由以89C51为核心的MMI模件独立执行显示功能。
DSP主控板与MMI模件用RS-232连接，采用简单的主从式串行通讯协议。
而DSP主控板与上位机之间的距离较大、传输数据量也更大，上位机要根据收到的数据进行更严密的推理，所以采用高可靠、实时性强的CAN总线连接。
DSP芯片TMS320VC33是美国TI公司推出的TMS320C3X系列的浮点式数字信号处理器，它是在原来的TMS320C31浮点DSP的基础上开发一个价格更低的版本，该产品以高速、低功耗、低成本、易于开发为显著特点。
由于采用了内部1.8V，外部3.3V供电，因而功耗比原有型号降低了大约一个数量级，带有32b的高性能CPU，具有高速的浮点运算能力，能支持高达75MIPS的运行速率，并且带有34K´32b（1.1Mb）的片内双静态RAM。
片内存储器可映射外设，其中包括一个串行口、2个32b定时器和一个DMA；具有程序引导功能，程序可以由低速的EPROM装人到系统的高速RAM全速运行。
DSP主控板以DSPVC33为核心，扩展有存储器模块、通讯接口模块、看门狗电路等。
DSP的高速运算能力以及运行速率使得对电流信号的一周波108点高密度采样、对角位移行程传感器输出的高频脉冲采样得以实现。
4 装置的软件结构简介断路器在线监测装置的软件包括DSP主控板软件和MMI模件软件。