專(zhuān)利名稱(chēng)：真空斷路器真空度的在線監(jiān)測(cè)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(cè)設(shè)備，特別是真空斷路器真空度的在線監(jiān)
測(cè)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(kāi)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(shì)，特別在10kV電壓等級(jí)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(huì)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(duì)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(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)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(cè)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(duì)其壽命給出評(píng)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(wèn)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(cè)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(hào)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(guò)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(hào)處理器連接，DSP數(shù)字信號(hào)處理器輸出端連接終端計(jì)算機(jī)。 耦合電容傳感器為無(wú)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(gè)可調(diào)阻抗構(gòu)成的橋式電路結(jié)構(gòu)，采用監(jiān)測(cè)放電信號(hào)結(jié)合屏蔽罩電位測(cè)量綜合方法對(duì)真空滅弧室內(nèi)真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其原理為要實(shí)現(xiàn)真空滅弧室內(nèi)真空度的監(jiān)測(cè)，并提高硬件、軟件監(jiān)測(cè)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(hào)。計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)被動(dòng)接受觸發(fā)信號(hào)后主動(dòng)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(wú)源設(shè)計(jì)，而且信號(hào)采集終端設(shè)在開(kāi)關(guān)柜外，柜內(nèi)無(wú)須引入電源，所以不影響斷路器正常運(yùn)行。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)真空開(kāi)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(hào)(設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址)，將傳感器的輸出模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)電纜送至安裝在開(kāi)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(hào)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(hào)處理功能，可對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行二次數(shù)字濾波(FFT變換、IIR濾波等)消除現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)，還會(huì)增加相應(yīng)的防誤動(dòng)軟件程序。 本實(shí)用新型的有益效果是對(duì)真空斷路器的真空度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，無(wú)需離線進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，在傳感器部位無(wú)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(duì)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(dòng)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(hào)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(duì)屏蔽罩的電容C。、屏蔽罩對(duì)外裝極板的電容Q、電觸頭對(duì)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(cè)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(cè)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(hào)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(guò)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(hào)處理器5連接，DSP數(shù)字信號(hào)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(hào)檢測(cè)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(huì)導(dǎo)致電路發(fā)生動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此可通過(guò)位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個(gè)監(jiān)測(cè)探頭間的電壓監(jiān)測(cè)此動(dòng)態(tài)過(guò)程。為提高傳感器的靈敏度，本電路采用電橋方法對(duì)放電暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，由于電橋微小變化靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)電壓的監(jiān)測(cè)。為提高該監(jiān)測(cè)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(duì)屏蔽罩的點(diǎn)位監(jiān)測(cè)可區(qū)分放電原因。因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)合閘或分閘過(guò)程中同樣會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，所以必須對(duì)放電原因進(jìn)行區(qū)分，避免誤報(bào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)分閘和合閘過(guò)程中，由于電觸頭和屏蔽罩的電容發(fā)生改變，可以通過(guò)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(hào)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(huì)及時(shí)主動(dòng)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(dòng)請(qǐng)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(duì)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(cè)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(huì)重新分配，該局部放電信號(hào)可通過(guò)位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個(gè)局部放電探頭進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)理論計(jì)算電路參數(shù)并結(jié)合測(cè)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(guò)屏蔽罩電位的變化過(guò)程推知滅弧室內(nèi)真空度的劣化過(guò)程。
權(quán)利要求一種真空斷路器真空度的在線監(jiān)測(cè)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(hào)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(guò)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(hào)處理器(5)連接，DSP數(shù)字信號(hào)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(cè)裝置，其特征在于所說(shuō)的耦合 電容傳感器為兩個(gè)可調(diào)阻抗構(gòu)成的橋式電路結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)用在線檢測(cè)設(shè)備，特別是真空斷路器真空度的在線監(jiān)測(cè)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(guò)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(hào)處理器(5)連接，DSP數(shù)字信號(hào)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(duì)真空斷路器的真空度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(dòng)化程度，減少檢修工作量，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)H01H33/668GK201498430SQ20092030268
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)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(shū), 王彥明, 王曉龍, 王濤, 祖玉懷, 胡濱, 郭衛(wèi)國(guó), 高中強(qiáng) 申請(qǐng)人:華北電網(wǎng)有限公司唐山供電公司