高壓開關柜是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設備。現代電力系統(tǒng)對電能質量的要求越來越高，相應地對高壓開關柜的可靠性也提出了更高的要求。同時，隨著傳感器技術、信號處理技術、計算機技術、人工智能技術的發(fā)展，使得對開關柜的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現故障隱患并對累計性故障做出預測成為可能。它對于保證開關柜的正常運行，減少維修次數，提高電力系統(tǒng)的運行可靠性和自動化程度具有重要意義。
　　
　　高壓開關柜分戶內式和戶外式兩種，10kV及以下多采用戶內式，根據一次線路方案的不同，可分為進出線開關柜、聯絡開關柜、母線分段柜等。10kV進出線開關柜內多安裝少油斷路器或真空斷路器，斷路器所配的操動機構多彈簧操動機構或電磁操動機構，也有配手動操動機構或永磁操動機構的。不同的開關柜在結構上有很大的差別，這將影響到傳感器的安裝和選擇。
　　
　　1.高壓開關柜的故障表現及其原因

　　調查統(tǒng)計表明，高壓開關柜的故障主要有以下幾類：
　　
　?。?）拒動、誤動故障：這種故障是高壓開關柜最主要的故障，其原因可分為兩類：一類是因操動機構及傳動系統(tǒng)的機械故障造成；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，主要表現為噴油短路、滅弧室燒損、開斷能力不足、關合時爆炸等。對于真空斷路器而言，表現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。
　　
　　（3）絕緣故障：表現為外絕緣對地閃絡擊穿,內絕緣對地閃絡擊穿，相間絕緣閃絡擊穿，雷電過電壓閃絡擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡，ＣＴ閃絡、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柜隔離插頭接觸不良導致觸頭燒融。
　　
　　（5）外力及其他故障：包括異物撞擊，自然災害，小動物短路等。
　　
　　2.高壓開關柜的監(jiān)測與診斷方法
　　針對高壓開關柜的不同故障類型，相應有不同的故障檢測方法：
　　
　?。?）機械特性在線檢測，其監(jiān)測的內容有：合、分閘線圈回路，合、分閘線圈電流、電壓，斷路器動觸頭行程，斷路器觸頭速度，合閘彈簧狀態(tài)，斷路器動作過程中的機械振動，斷路器操作次數統(tǒng)計等。
　　
　　目前，斷路器機械狀態(tài)監(jiān)測主要有行程和速度的監(jiān)測，操作過程中振動信號的監(jiān)測等。斷路器操作時的機械振動信號監(jiān)測是根據每個振動信號出現時間的變化、峰值的變化，結合分、合閘線圈電流波形來判斷斷路器的機械狀態(tài)。機械性能穩(wěn)定的斷路器，其分、合閘振動波形的各峰值大小和各峰值間的時間差是相對穩(wěn)定的。振動信號是否發(fā)生變化的判別依據是對新斷路器或大修后的斷路器進行多次分、合閘試驗測試，記錄穩(wěn)定的振動波形，作為該斷路器的特征波形"指紋"，將以后測到的振動波形，與"指紋"比較，以判別斷路器機械特性是否正常。文獻〔3〕根據徑向基函數網絡理論(RBF網絡)，將健康振動信號和斷路器實際振動信號波峰幅值之差形成的殘差以及沖擊事件發(fā)生的時間作為斷路器故障診斷的特征參數，來判斷斷路器是否故障及故障類型。文獻〔4〕基于小波變換的信號奇異性檢測理論，對斷路器合閘時的振動信號首先進行小波去噪處理，提純有用信號。然后利用Hilbert變換提取信號包絡，對包絡進行小波變換取得各尺度上的信號波形。最后根據小波變換各尺度上模極大值的傳遞性來計算信號包絡波峰的奇異性指數，以此作為斷路器故障診斷的一種特征參數，是一種新穎而比較有效的方法。
　　
　　行程－時間特性監(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。記錄該脈沖的個數，就可以實現動觸頭全行程參數的測量；同時，記錄每一個電脈沖產生的時刻值，就可計算出動觸頭運動過程中的最大速度和平均速度。因此測得斷路器主軸連動桿的分合閘特性，即可反映動觸頭的特性。監(jiān)測儲能電機負荷電流和啟動次數可反映負載(液壓操作機構)的工作狀況，也可判斷電機是否正常,同時反映液壓操作機構密封狀況。