專利名稱：真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)在先檢測設(shè)備，特別是真空斷路器真空度的在線監(jiān)
測裝置。
技術(shù)背景 目前真空斷路器已廣泛用于10KV、35KV配電系統(tǒng)中，額定開斷電流已能做到50kA lOOkA ;10kV 35kV電網(wǎng)中的多油和少油斷路器大有被真空斷路器取代的趨勢，特別在10kV電壓等級中真空斷路器所占比例為45. 2%，少油斷路器占41. 4%，前者比例還會繼續(xù)上升。由于焊縫慢性漏氣，內(nèi)部零件放氣，絕緣外殼密封零件滲漏等原因容易使真空斷路器在內(nèi)部壓力大于一定數(shù)值時(shí)工作性能降低，其真空度直接影響電力系統(tǒng)安全和供電可靠性，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的危害。目前主要對于真空斷路器的管理主要采用周期性檢修方法，但該方法只能離線進(jìn)行，而且僅是規(guī)定時(shí)間進(jìn)行檢查，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題，電力系統(tǒng)安全運(yùn)行同樣存在隱患
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置，可以使工作人員及時(shí)了解斷路器運(yùn)行狀態(tài)，并可以對其壽命給出評價(jià)，有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行安全，解決背景技術(shù)存在的上述問題。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置包含真空斷路器、耦合電容傳感器、傳輸總線、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP數(shù)字信號處理器、終端計(jì)算機(jī)，耦合電容傳感器在真空斷路器的真空滅弧室外殼緊貼安裝，其輸出端通過數(shù)據(jù)總線與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與DSP數(shù)字信號處理器連接，DSP數(shù)字信號處理器輸出端連接終端計(jì)算機(jī)。 耦合電容傳感器為無電設(shè)計(jì)，內(nèi)部參數(shù)可調(diào)，輸出電壓范圍可控。耦合電容傳感器為兩個可調(diào)阻抗構(gòu)成的橋式電路結(jié)構(gòu)，采用監(jiān)測放電信號結(jié)合屏蔽罩電位測量綜合方法對真空滅弧室內(nèi)真空度進(jìn)行監(jiān)測，其原理為要實(shí)現(xiàn)真空滅弧室內(nèi)真空度的監(jiān)測，并提高硬件、軟件監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行效率，硬件采集終端為計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)應(yīng)用軟件提供觸發(fā)信號。計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)被動接受觸發(fā)信號后主動調(diào)用硬件終端采集的屏蔽罩電位等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，給出最終結(jié)果。由于該方法傳感器為無源設(shè)計(jì)，而且信號采集終端設(shè)在開關(guān)柜外，柜內(nèi)無須引入電源，所以不影響斷路器正常運(yùn)行。 根據(jù)現(xiàn)場真空開關(guān)數(shù)量選擇總線方式(如RS485方式)，將各傳感器和采集終端統(tǒng)一編號(設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址)，將傳感器的輸出模擬信號通過信號電纜送至安裝在開關(guān)柜外的采集終端(安裝位置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 采用高速處理芯片DSP (數(shù)字信號處理芯片)作為硬件系統(tǒng)CPU，控制A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)由于DSP具有強(qiáng)大的數(shù)字信號處理功能，可對采集的信號進(jìn)行二次數(shù)字濾波(FFT變換、IIR濾波等)消除現(xiàn)場的大量干擾?？梢耘懦龜嗦菲髟诜趾祥l時(shí)同樣產(chǎn)生放電脈沖而可能導(dǎo)致的誤動，還會增加相應(yīng)的防誤動軟件程序。 本實(shí)用新型的有益效果是對真空斷路器的真空度進(jìn)行在線監(jiān)測，無需離線進(jìn)行檢測，現(xiàn)場安裝方便，在傳感器部位無須安裝電源，不影響斷路器正常運(yùn)行；本實(shí)用新型一方面可以及時(shí)對斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)一步為提高供電可靠性、保障設(shè)備健康運(yùn)行，避免設(shè)備事故和人員安全事故提供保障；另一方面可以提高系統(tǒng)自動化程度，減少檢修工作量，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，本實(shí)用新型具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中真空斷路器1、耦合電容傳感器2、傳輸總線3、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、 DSP數(shù)字信號處理器5、終端計(jì)算機(jī)6。 附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中耦合電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。[0012] 附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中耦合電容傳感器等值原理圖。 圖中真空斷路器1、耦合電容傳感器2、電觸頭對屏蔽罩的電容C。、屏蔽罩對外裝極板的電容Q、電觸頭對外裝極板的電容G、傳感器電橋可調(diào)阻抗Z。、可調(diào)阻抗Z工和4、監(jiān)測電壓u。
實(shí)施方式 參照附圖l，真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置包含真空斷路器1、耦合電容傳感器2、傳輸總線3、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、DSP數(shù)字信號處理器5、終端計(jì)算機(jī)6，耦合電容傳感器2在真空斷路器1的真空滅弧室外殼緊貼安裝，其輸出端通過數(shù)據(jù)總線3與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器4連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的輸出端與DSP數(shù)字信號處理器5連接，DSP數(shù)字信號處理器5輸出端連接終端計(jì)算機(jī)6。 參照附圖2、3，耦合電容傳感器工作原理基于耦合電容原理的橋式傳感器實(shí)現(xiàn)滅弧室內(nèi)放電信號檢測的方法，由于當(dāng)工頻電壓從零點(diǎn)升至某一值時(shí)，帶電觸頭和屏蔽罩之間的等值電容發(fā)生放電，該局部放電會導(dǎo)致電路發(fā)生動態(tài)過程，因此可通過位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個監(jiān)測探頭間的電壓監(jiān)測此動態(tài)過程。為提高傳感器的靈敏度，本電路采用電橋方法對放電暫態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié)可調(diào)阻抗ZpZ2使電路構(gòu)成電橋，這樣當(dāng)內(nèi)部不放電時(shí)候，電橋平衡，當(dāng)有放電時(shí)候，C。相當(dāng)于瞬間短路，則電路電橋不平衡，有一個動態(tài)過程，由于電橋微小變化靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)電壓的監(jiān)測。為提高該監(jiān)測方法的可靠性，采用以真空滅弧室內(nèi)部放電作為觸發(fā)條件，以屏蔽罩電位隨真空度變化作為真空度判斷依據(jù)。 一方面由于屏蔽罩電位與內(nèi)部真空度有關(guān)，可根據(jù)屏蔽罩電位判斷真空度變化，另一方面，對屏蔽罩的點(diǎn)位監(jiān)測可區(qū)分放電原因。因?yàn)楫?dāng)開關(guān)合閘或分閘過程中同樣會發(fā)生放電現(xiàn)象，所以必須對放電原因進(jìn)行區(qū)分，避免誤報(bào)。當(dāng)開關(guān)分閘和合閘過程中，由于電觸頭和屏蔽罩的電容發(fā)生改變，可以通過屏蔽罩電位區(qū)分放電原因。當(dāng)采集終端根據(jù)傳感器輸出信號判斷出滅弧室內(nèi)部因真空度劣化而發(fā)生放電現(xiàn)象時(shí)，會及時(shí)主動上報(bào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件當(dāng)接收到此信息時(shí)，主動請求采集終端上報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的屏蔽罩電位與真空度的數(shù)學(xué)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，給出最終結(jié)果。 本實(shí)用新型其原理為當(dāng)被測真空滅弧室的帶電觸頭至中間屏蔽罩間的耐壓強(qiáng)度由于真空度降低而下降，則當(dāng)工頻電壓從零點(diǎn)升至某一值(一般為幾百伏)時(shí)，帶電觸頭和屏蔽罩之間的等值電容發(fā)生放電，由于放電時(shí)間極短，此時(shí)電容耦合傳感器的電容上的電荷會重新分配，該局部放電信號可通過位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個局部放電探頭進(jìn)行在線監(jiān)測獲得。同時(shí)，當(dāng)滅弧室內(nèi)的真空度正常時(shí)，僅需幾百伏的電壓就可維持帶電觸頭與中間屏蔽罩之間由場致發(fā)射引起的電子電流。屏蔽罩積累的負(fù)電荷使其負(fù)電位幾乎達(dá)到電極電壓峰值。當(dāng)滅弧室內(nèi)真空度劣化時(shí)，滅弧室內(nèi)的氣體密度變大，場致發(fā)射的電子被氣體分子吸附后成為負(fù)離子。由于負(fù)離子質(zhì)量大，漂移速度慢，使得上述電子電流減小，屏蔽罩絕對值電位降低。當(dāng)滅弧室內(nèi)真空度劣化為大氣壓力時(shí)，場致發(fā)射電子全部被氣體分子吸附為負(fù)離子。由于離子在電場下漂移形成的阻性電流很小，與容性電流相比可以忽略不計(jì)，故大氣條件下，屏蔽罩電位由導(dǎo)電桿與屏蔽罩之間的分布電容和屏蔽罩與機(jī)殼之間的分布電容的分壓決定。通過理論計(jì)算電路參數(shù)并結(jié)合測量獲得真空罩電位，經(jīng)實(shí)驗(yàn)擬合真空度與屏蔽罩電位關(guān)系，通過屏蔽罩電位的變化過程推知滅弧室內(nèi)真空度的劣化過程。
權(quán)利要求一種真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置，其特征在于包含真空斷路器(1)、耦合電容傳感器(2)、傳輸總線(3)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)、DSP數(shù)字信號處理器(5)、終端計(jì)算機(jī)(6)，耦合電容傳感器(2)緊貼真空斷路器(1)的真空滅弧室外殼安裝，其輸出端通過數(shù)據(jù)總線(3)與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)的輸出端與DSP數(shù)字信號處理器(5)連接，DSP數(shù)字信號處理器(5)輸出端連接終端計(jì)算機(jī)(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置，其特征在于所說的耦合 電容傳感器為兩個可調(diào)阻抗構(gòu)成的橋式電路結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)用在線檢測設(shè)備，特別是真空斷路器真空度的在線監(jiān)測裝置。技術(shù)方案是耦合電容傳感器(2)緊貼真空斷路器(1)的真空滅弧室外殼安裝，其輸出端通過數(shù)據(jù)總線(3)與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)的輸出端與DSP數(shù)字信號處理器(5)連接，DSP數(shù)字信號處理器(5)輸出端連接終端計(jì)算機(jī)(6)。本實(shí)用新型的有益效果是對真空斷路器的真空度進(jìn)行在線監(jiān)測，現(xiàn)場安裝方便，不影響斷路器正常運(yùn)行；本實(shí)用新型一方面可以及時(shí)對斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)一步為提高供電可靠性、保障設(shè)備健康運(yùn)行，避免設(shè)備事故和人員安全事故提供保障；另一方面可以提高系統(tǒng)自動化程度，減少檢修工作量，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號H01H33/668GK201498430SQ20092030268
公開日2010年6月2日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者蘭曉輝, 冉慧娟, 劉欣, 劉靜, 孫海峰, 梁貴書, 王彥明, 王曉龍, 王濤, 祖玉懷, 胡濱, 郭衛(wèi)國, 高中強(qiáng) 申請人:華北電網(wǎng)有限公司唐山供電公司