一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，包括兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同；兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端分別連接示波器。本實(shí)用新型通過(guò)合理布局天線(xiàn)并比較電磁波到達(dá)天線(xiàn)的時(shí)間差即可確定燃弧起始時(shí)間對(duì)應(yīng)的相別，簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，并且與系統(tǒng)無(wú)電氣連接，安全可靠，同時(shí)還能夠區(qū)分出斷路器A相、B相和C相中哪一項(xiàng)首先出現(xiàn)電弧。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于變電領(lǐng)域的測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器是電網(wǎng)中數(shù)量最為龐大的電力設(shè)備，發(fā)揮著控制和保護(hù)作用。一旦斷路器發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致電網(wǎng)事故，還可能導(dǎo)致現(xiàn)有事故的擴(kuò)大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定帶來(lái)巨大的負(fù)面影響。
[0003]開(kāi)斷時(shí)間是反映斷路器開(kāi)斷過(guò)程的一項(xiàng)重要參數(shù)，指的是斷路器接到分閘指令瞬間起到所有各相中電弧最終熄滅的時(shí)間間隔，包括分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間兩部分，其中燃弧時(shí)間是標(biāo)志斷路器熄弧能力的重要參數(shù)。開(kāi)斷時(shí)間分為分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間，分閘時(shí)間為斷路器接到分閘指令瞬間起到所有相中弧觸頭分離瞬間的時(shí)間間隔。燃弧時(shí)間則為某相中首先起弧瞬間起到各相中電弧最終熄滅的時(shí)間間隔，而電弧的熄滅時(shí)間通常是在電流的過(guò)零點(diǎn)處，可以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)電流獲得，因此燃弧時(shí)間準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵在于確定斷路器的燃弧起始時(shí)間。
[0004]傳統(tǒng)的燃弧時(shí)間測(cè)量主要通過(guò)測(cè)量開(kāi)斷電流，利用電流傳感器獲取系統(tǒng)電流，由于起弧后電流不再呈現(xiàn)正弦分布，可以對(duì)電流波形進(jìn)行分析從而確定燃弧時(shí)間。此方法存在的主要問(wèn)題為:1)需要從CT處采集電流信號(hào)，與系統(tǒng)存在直接的電氣連接，存在安全隱患；2) CT的響應(yīng)時(shí)間會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確的檢測(cè)到斷路器燃弧起始時(shí)間及對(duì)應(yīng)相別，簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，并且與系統(tǒng)無(wú)電氣連接，安
全可靠。
[0006]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，包括兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同；兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端分別連接示波器。
[0008]還包括第三電磁波信號(hào)采集裝置，第三電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離相同，第三電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接示波器。
[0009]所述的電磁波信號(hào)采集裝置包括天線(xiàn)、信號(hào)調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天線(xiàn)的信號(hào)輸出端連接信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出端連接示波器。
[0010]所述的信號(hào)調(diào)理放大模塊包括信號(hào)調(diào)理器和功率放大器。[0011]所述的天線(xiàn)采用平面等角螺旋射頻天線(xiàn)。
[0012]所述的天線(xiàn)中心檢測(cè)頻率高于500MHz ;示波器采集通道不少于電磁波信號(hào)采集裝置的數(shù)量，示波器采樣率不低于2GHz，示波器在2GHz采樣率下掃描時(shí)間不低于20mS。
[0013]本實(shí)用新型通過(guò)兩個(gè)或三個(gè)處于不同位置的電磁波信號(hào)采集裝置接收斷路器開(kāi)斷時(shí)發(fā)出的電磁波信號(hào)，然后使用示波器對(duì)電磁波信號(hào)采集裝置輸出的信號(hào)進(jìn)行處理分析，最后利用示波器接收到信號(hào)的時(shí)間及不同天線(xiàn)接收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定斷路器燃弧起始時(shí)間及對(duì)應(yīng)相別。由于電磁波信號(hào)采集裝置處于不同位置，距離斷路器各相的距離不同，燃弧發(fā)出的電磁波信號(hào)到達(dá)各天線(xiàn)的時(shí)間也不同，因此通過(guò)合理布局天線(xiàn)和比較電磁波到達(dá)天線(xiàn)的時(shí)間差即可確定燃弧起始時(shí)間對(duì)應(yīng)的相別，簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，并且與系統(tǒng)無(wú)電氣連接，安全可靠，同時(shí)還能夠區(qū)分出斷路器A相、B相和C相中哪一項(xiàng)首先出現(xiàn)電弧。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型所述斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖；
[0015]圖2為實(shí)施例1中斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)的放置位置示意圖；
[0016]圖3為實(shí)施例1中示波器所接收到的電磁波信號(hào)示意圖；
[0017]圖4為實(shí)施例2中斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)的放置位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)包括兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同；兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端分別連接示波器。為了簡(jiǎn)化檢測(cè)方法，本實(shí)用新型還可增加第三電磁波信號(hào)采集裝置，第三電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離相同，第三電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接示波器。
[0019]本實(shí)用新型所述的電磁波信號(hào)采集裝置包括天線(xiàn)、信號(hào)調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天線(xiàn)的信號(hào)輸出端連接信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出端連接示波器。天線(xiàn)用于采集斷路器開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電弧所激發(fā)出的射頻電磁波，并將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)后發(fā)送至信號(hào)調(diào)理放大模塊。為了保證采集效果，天線(xiàn)采用平面等角螺旋射頻天線(xiàn)，平面等角螺旋射頻天線(xiàn)的中心檢測(cè)頻率高于500MHz，優(yōu)選為500MHz-2GHz，可以避開(kāi)變電站的電暈等干擾，并保證能夠捕捉到較廣范圍內(nèi)的信號(hào)。信號(hào)調(diào)理放大模塊包括信號(hào)調(diào)理器和功率放大器，用于對(duì)射頻天線(xiàn)所采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理，消除在變電站內(nèi)射頻天線(xiàn)接所采集到的電磁波干擾信號(hào)，同時(shí)放大斷路器開(kāi)斷時(shí)開(kāi)關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號(hào)，提高信噪比。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將信號(hào)調(diào)理放大模塊發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至示波器進(jìn)行處理。示波器采集通道不少于電磁波信號(hào)采集裝置的數(shù)量，示波器采樣率不低于2GHz，示波器在2GHz采樣率下掃描時(shí)間不低于20mS。
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型中選用兩個(gè)和三個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置的情況進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]如圖2所示，本實(shí)施例中，斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)包括兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，用于采集斷路器在開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電弧所激發(fā)出的射頻電磁波。第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同。使用過(guò)程中，在斷路器開(kāi)斷時(shí)，斷路器A相、B相和C相中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電弧將激發(fā)出射頻電磁波，兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置可準(zhǔn)確采集到上述射頻電磁波，再經(jīng)處理后發(fā)送至示波器。斷路器A相、B相和C相中各相間燃弧時(shí)間差屬于ms量級(jí)，而燃弧電磁波脈沖屬于ns量級(jí)，因此示波器所接收到的電磁波信號(hào)如圖3所示。其中，脈沖群間的時(shí)間差屬于ms量級(jí)，而脈沖群內(nèi)第一電磁波信號(hào)采集裝置與第二電磁波信號(hào)采集裝置采集到的脈沖的時(shí)間差屬于ns量級(jí)。示波器所接收到的電磁波信號(hào)中各脈沖群發(fā)生的時(shí)間即為斷路器的燃弧起始時(shí)刻，其對(duì)應(yīng)的斷路器相別能夠根據(jù)天線(xiàn)I與天線(xiàn)2脈沖的時(shí)間差來(lái)確定。
[0023]若示波器首先接收到第一電磁波信號(hào)采集裝置發(fā)送的信號(hào)，由于第一電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器A相最近，則判斷斷路器A相首先出現(xiàn)電??；若首先接收到第二電磁波信號(hào)采集裝置發(fā)送的信號(hào)，由于第二電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器C相最近，則判斷斷路器C相首先出現(xiàn)電弧；若首先接收到的信號(hào)為第一電磁波信號(hào)采集裝置和第二電磁波信號(hào)采集裝置同時(shí)發(fā)送的信號(hào)，由于第一電磁波信號(hào)采集裝置和第二電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器B相距離相同，則判斷斷路器B相首先出現(xiàn)電弧。
[0024]實(shí)施例2
[0025]如圖4所示，本實(shí)施例中，斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，用于采集斷路器在開(kāi)斷時(shí)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電弧所激發(fā)出的射頻電磁波。第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離、第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離以及第三電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離均相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同。使用過(guò)程中，在斷路器開(kāi)斷時(shí)，斷路器A相、B相和C相中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電弧將激發(fā)出射頻電磁波，三個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置可準(zhǔn)確采集到上述射頻電磁波，再經(jīng)處理后發(fā)送至示波器。斷路器A相、B相和C相中各相間燃弧時(shí)間差屬于ms量級(jí)，而燃弧電磁波脈沖屬于ns量級(jí)，因此示波器所接收到的電磁波信號(hào)中脈沖群間的時(shí)間差屬于ms量級(jí),而脈沖群內(nèi)第一電磁波信號(hào)米集裝置與第二電磁波信號(hào)采集裝置脈沖的時(shí)間差屬于ns量級(jí)。與實(shí)施例1同理，示波器所接收到的電磁波信號(hào)中各脈沖群發(fā)生的時(shí)間即為斷路器的燃弧起始時(shí)刻，其對(duì)應(yīng)的斷路器相別能夠根據(jù)天線(xiàn)I與天線(xiàn)2脈沖的時(shí)間差來(lái)確定。
[0026]若示波器首先接收到第一電磁波信號(hào)采集裝置發(fā)送的信號(hào)，由于第一電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器A相最近，則判斷斷路器A相首先出現(xiàn)電??；若首先接收到第二電磁波信號(hào)采集裝置發(fā)送的信號(hào)，由于第二電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器C相最近，則判斷斷路器C相首先出現(xiàn)電??；若首先接收到第三電磁波信號(hào)采集裝置發(fā)送的信號(hào)，由于第三電磁波信號(hào)采集裝置距離斷路器B相最近，則判斷斷路器B相首先出現(xiàn)電弧。
[0027]本實(shí)用新型首先通過(guò)兩個(gè)或三個(gè)處于不同位置的電磁波信號(hào)采集裝置接收斷路器開(kāi)斷時(shí)發(fā)出的電磁波信號(hào)，然后使用示波器對(duì)電磁波信號(hào)采集裝置輸出的信號(hào)進(jìn)行處理分析，最后利用示波器接收到信號(hào)的時(shí)間及不同天線(xiàn)接收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定斷路器燃弧起始時(shí)間及對(duì)應(yīng)相別。由于電磁波信號(hào)采集裝置處于不同位置，距離斷路器各相的距離不同，燃弧發(fā)出的電磁波信號(hào)到達(dá)各天線(xiàn)的時(shí)間也不同，因此通過(guò)合理布局天線(xiàn)和比較電磁波到達(dá)天線(xiàn)的時(shí)間差即可確定燃弧起始時(shí)間對(duì)應(yīng)的相別，簡(jiǎn)單易行，測(cè)量精度高，并且與系統(tǒng)無(wú)電氣連接，安全可靠，同時(shí)還能夠區(qū)分出斷路器A相、B相和C相中哪一項(xiàng)首先出現(xiàn)電弧。
【權(quán)利要求】
1.一種斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器C相的距離相同，第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第二電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離相同；兩個(gè)電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端分別連接示波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:還包括第三電磁波信號(hào)采集裝置，第三電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器B相的距離和第一電磁波信號(hào)采集裝置與斷路器A相的距離相同，第三電磁波信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接示波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電磁波信號(hào)采集裝置包括天線(xiàn)、信號(hào)調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天線(xiàn)的信號(hào)輸出端連接信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸入端，信號(hào)調(diào)理放大模塊的信號(hào)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出端連接示波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號(hào)調(diào)理放大模塊包括信號(hào)調(diào)理器和功率放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的天線(xiàn)采用平面等角螺旋射頻天線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器燃弧起始時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的天線(xiàn)中心檢測(cè)頻率高于500MHz ;示波器采集通道不少于電磁波信號(hào)采集裝置的數(shù)量，示波器采樣率不低于2GHz，示波器在2GHz采樣率下掃描時(shí)間不低于20mS。
【文檔編號(hào)】G01R31/327GK203811775SQ201420222845
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】黃興泉, 王偉, 張欲曉, 彭博, 郭琳 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)