CN101995313A - 基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置，由安装在真空断路器正下方的电场测量探头检测到真空断路器中由于真空度下降产生的微弱的脉冲放电信号，通过信号输送通道和相应的滤波、放大以及转换器件将局部放电相关的数据进行高速A/D转换，得到三相基波和高频信号。三相基波经过平衡运算得到周边电场的相对变化从而对应到真空度的变化，高频信号对应局部放电的信号，也反映到真空度的变化。处理后的基波信号本身就没有杂波干扰，再经过简单的相位平衡移动即可消除相间干扰，而局部放电信号则由于转换成能量信号，随着真空度下降，局部放电的脉冲信号强度越大。因此将直流信号和高频信号的强度作为断路器真空度下降的双重判据，对在线监测具有很高的灵敏度。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种电力系统在线检测设备，特别是一种基于脉冲放电检测的在线监测装置。
背景技术
随着真空断路器在中低压领域越来越普遍的应用，由于灭弧室漏气、真空度不足引起的开断与关合事故时有发生，真空断路器的核心是真空灭弧室，只有在一定的真空度下，真空开关的可靠性才能得到保证。真空灭弧室的有关标准规定：“用以装配真空断路器的真空灭弧室内的内部气体压力应低于1.33×10-3Pa”，这是指静态条件下的可测参数。运行中的真空灭弧室的内部气体压力实际是一个动态参数，分断电流时的动态压力可能远高于这一压强值，达到一两个数量级。当灭弧室接近临界压力状态时，发生短路故障，就可能出现分断失败。因此，现场工作人员不仅希望在灭弧室出厂前能准确地测出其内部气体压力，算出真空寿命，而且还希望能在使用过程中实现内部气体压力的现场不拆卸测试，及时检测出那些低真空度的灭弧室。
用于真空度在线检测的间接方法主要有电光变换法、耦合电容法等。电光变换法是基于“电光效应”原理，利用某些光学元件在电场中能改变光学性能，从而把与真空度对应的电场变化转换成光通量的变化，但该方法的主要问题是光学元件的工作稳定性差、成本高。耦合电容法是根据局部放电测量原理提出来的，若被测真空灭弧室的带电触头至中间屏蔽罩间的耐压强度由于真空度降低而下降，则当工频电压从零点升至某一值时，带电触头和屏蔽罩之间的等值电容发生放电，该局部放电信号可通过位于屏蔽罩与接地箱壳之间的局部放电探头进行在线监测。这种方法的主要问题是其测量的灵敏度还有待于进一步地验证。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，真空开关在线监测装置综合了光电变换法和耦合电容法的优点，采用倒置式电场检测探头，同时检测电场变化和局部放电信号。由于探头与灭弧室保持足够的电气距离，保证了真空断路器的安全运行。且有效地降低成本，加强了实用性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由安装在真空断路器正下方的电场测量探头检测到真空断路器中由于真空度下降产生的微弱的脉冲放电信号，通过信号输送通道和相应的滤波、放大以及转换器件将局部放电相关的数据送达智能信号处理单元，采集到的周边电场信号和局部放电信号后，进行高速信号转换，并经数字信号处理得到三相基波和高频信号。三相基波经过平衡运算得到周边电场的相对变化从而对应到真空度的变化，高频信号对应局部放电的信号，也反映到真空度的变化。处理后的基波信号本身就没有杂波干扰，再经过简单的相位平衡移动即可消除相间干扰，而局部放电信号则由于转换成能量信号，因此具有很高的抗干扰性能。智能处理单元经过信号判定后给出故障灭弧室报警信号，同时微处理器网络接口单元将转换的三相基波和高频信号通过485转局域网与上位主机进行通信。
本发明的有益效果是：灭弧室中的局部放电的中心频率在几十千赫兹，倒置式检测探头可以轻易的达到该频带，从而能同时测量到局部放电，综合两种主流方法的优势。同时试验证明，真空度下降后产生的局部放电的能量远大于背景高频噪音，因而可以得到可靠的判据，也具有很高的抗干扰性能。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图
图中：真空灭弧室1、电场测量探头2、智能信号处理单元3、数据采集系统4、微处理器网路接口单元5、上位机6
图2为三相电场测量探头
图中：信号采集头7、高压电容器8、圆形电路板9、分压电容10、运算放大器11、光电隔离器12、接地线13、外部供电及输出信号单元14
图3为智能信号综合处理单元
图中：220V电源输入模块15、开关电源16、±12V电源输出及信号输入单元17、AVR单片机数据采集单元18、动作继电器19、AVR通信232转485模块20、通信信号输出单元21
具体实施方式
在图1中，每个真空断路器有三个真空灭弧室1，分别承受A、B、C三相的电压，在灭弧室的正下方的一定距离内固定电场测量探头2，输出的是真空灭弧室的屏蔽罩电位信号，经过智能信号处理单元3放大、滤波、A/D转换后，输入下位机数据采集系统4进行处理； 处理后的信号为屏蔽罩直流分量以及高频分量，通过微处理器网路接口单元5传送到上位机6。上位机6根据直流分量以及高频分量对真空度进行标定、显示，评价灭弧室内的真空状态。
在图2中，电场测量探头2由半圆形的铝质信号采集头7和高压电容器8以及圆形电路板9组成，圆形电路板9由分压电容10、运算放大器11、光电隔离器12、接地线13、外部供电及输出信号单元14组成。为避免尖端放电，采集头制作成半圆形，屏蔽罩感应的电荷会随着真空度的变化发生改变，同时在信号采集头上也会感应出一定的电荷，信号采集头7和高压电容器8相接触，上述过程引起高压电容器8和分压电容10上电荷的重新分布，通过检测信号输出端的变化即可跟踪屏蔽罩电位的变化过程，检测到的信号经过运算放大器11进入光电耦合器12，阻断信号源与信号接收方的电气连接，这样可以有较的阻断电气干扰以及增强电绝缘能力。其中外部供电及输出信号单元14由智能信号处理单元3提供运算放大器工作的±12V电源，以及信号的输出。
在图3中，电路板的电源是由220V电源输入模块15给由UC3843组成小功率开关电源16产生，通过变压器产生±12V给电场测量探头2、±5V给智能信号处理单元3供电。下位机数据采集系统18包括数字和模拟两部分，主要负责三相探头输出信号的采集、分析和处理。模拟部分共有三路相互独立的采集通道，分别采集A、B、C三相的经过光电耦合器后的信号，利用可编程增益放大器PGA对信号进行二次放大，以提高信号的传输能力。数字部分由Atmega16单片机控制，采用A/D转换模块采集模拟信号，并通过数字滤波器将采集后的数据进行滤波和交直流分离，得到直流分量和高频分量，在经过CAN总线传送到上位机。根据程序的判断结果，如果真空度下降，启动动作继电器19。同时利用AVR通信232转485模块20、通信信号输出单元21将信号传至上位机6，上位机6对数据进行汇总、分析真空度状态并在控制面板上显示出来，同时存到Flash中，方便以后查询。
Claims (4)
1.基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置，其特征是：
信号采集部分：由安装在真空断路器正下方的电场测量探头检测到真空断路器中由于真空度下降产生的微弱的脉冲放电信号，通过信号输送通道和相应的滤波、放大以及转换器件将局部放电相关的数据送达智能信号处理单元，
信号处理部分：将采集到的周边电场信号和局部放电信号，用进行高速信号转换，并经数字信号处理得到三相基波和高频信号。三相基波经过平衡运算得到周边电场的相对变化从而对应到真空度的变化，高频信号对应局部放电的信号，也反映到真空度的变化。
信号反馈部分：经过信号判定后给出故障灭弧室报警信号，同时微处理器网络接口单元将转换的三相基波和高频信号通过485转局域网与上位主机进行通信。
2.根据权利要求1所述的电场探测探头，其特征是：由半圆形的铝质信号采集头与高压电容器一端相连接，其另外一端作为信号输出端直接和电路板相连接，电路板上集成分压电容，运算放大器、光电耦合器等元件作为信号传输的一级放大通路。
3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征是：将信号进行A/D采样，然后进行傅里叶变换或者数字滤波器程序提取出三相基波和高频信号。根据真空度变化后引起采样数据的变化作为真空度下降的判据。
4.根据权利要求1所述的信号反馈方法，其特征是：通过单片机数据通信和上位机进行双向的通信，上位机可以显示波形的变化，同时也可以对单片机判据的初值进行调整。
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|---|---|
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103068215A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-04-24 | 重庆市电力公司市区供电局 | 一种真空断路器控制电路板的电磁屏蔽箱体设计方法 |
| CN103557988A (zh) * | 2013-11-09 | 2014-02-05 | 宁夏天地经纬电力设备工程有限公司 | 一种旋转式电场探头 |
| CN105575724A (zh) * | 2014-10-17 | 2016-05-11 | 国家电网公司 | 一种真空断路器的真空度在线监测系统 |
| CN106199346A (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-07 | 施耐德电器工业公司 | 用于监视电网中局部放电的设备 |
| CN106840509A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 河南平高电气股份有限公司 | 基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统 |
| CN106855449A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-06-16 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN107843387A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-27 | 佛山市蓝瑞欧特信息服务有限公司 | 密闭容器的真空识别系统 |
| CN111916305A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-10 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种高压真空断路器中真空度监测方法和装置 |
| CN113447695A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 施耐德电气(厦门)开关设备有限公司 | 一种老炼及测试过程中离子电流、放电电流采集和检测装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1305097A (zh) * | 2001-02-28 | 2001-07-25 | 清华大学 | 放电型真空灭弧室真空度在线检测方法 |
| CN2513108Y (zh) * | 2001-12-08 | 2002-09-25 | 大连理工大学 | 一种电容分压式电场探头 |
| CN1403791A (zh) * | 2002-10-17 | 2003-03-19 | 上海交通大学 | 屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置 |
| CN201498430U (zh) * | 2009-04-29 | 2010-06-02 | 华北电网有限公司唐山供电公司 | 真空断路器真空度的在线监测装置 |
| CN101762355A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-30 | 太原理工大学 | 高压配电装置真空管真空度在线监测装置及其方法 |
| CN201569538U (zh) * | 2009-03-19 | 2010-09-01 | 河南省泓钻科技发展有限公司 | 一种反磁控冷阴极脉冲放电真空开关真空度在线监测装置 |
-
2010
- 2010-09-26 CN CN 201010291557 patent/CN101995313A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1305097A (zh) * | 2001-02-28 | 2001-07-25 | 清华大学 | 放电型真空灭弧室真空度在线检测方法 |
| CN2513108Y (zh) * | 2001-12-08 | 2002-09-25 | 大连理工大学 | 一种电容分压式电场探头 |
| CN1403791A (zh) * | 2002-10-17 | 2003-03-19 | 上海交通大学 | 屏蔽罩静电荷灭弧室真空度检测方法及其装置 |
| CN201569538U (zh) * | 2009-03-19 | 2010-09-01 | 河南省泓钻科技发展有限公司 | 一种反磁控冷阴极脉冲放电真空开关真空度在线监测装置 |
| CN201498430U (zh) * | 2009-04-29 | 2010-06-02 | 华北电网有限公司唐山供电公司 | 真空断路器真空度的在线监测装置 |
| CN101762355A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-06-30 | 太原理工大学 | 高压配电装置真空管真空度在线监测装置及其方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》 20070815 吴军 真空断路器真空度在线检测系统的研制 第17-45页 1，3，4 , 第2期 2 * |
| 《真空》 20050731 李卫国等 真空开关真空度在线检测系统的开发* 第52-55页 1-4 第42卷, 第4期 2 * |
| 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 20090430 张伟等 放电脉冲原理在断路器真空度在线监测中的应用 第122-123，176页 1-4 第11卷, 第4期 2 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103068215A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-04-24 | 重庆市电力公司市区供电局 | 一种真空断路器控制电路板的电磁屏蔽箱体设计方法 |
| CN103068215B (zh) * | 2013-01-07 | 2015-03-25 | 重庆市电力公司市区供电局 | 一种真空断路器控制电路板的电磁屏蔽箱体设计方法 |
| CN103557988A (zh) * | 2013-11-09 | 2014-02-05 | 宁夏天地经纬电力设备工程有限公司 | 一种旋转式电场探头 |
| CN105575724A (zh) * | 2014-10-17 | 2016-05-11 | 国家电网公司 | 一种真空断路器的真空度在线监测系统 |
| CN106199346A (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-07 | 施耐德电器工业公司 | 用于监视电网中局部放电的设备 |
| CN106199346B (zh) * | 2015-05-28 | 2022-10-28 | 施耐德电器工业公司 | 用于监视电网中局部放电的设备 |
| CN106855449A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-06-16 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN106855449B (zh) * | 2016-11-23 | 2023-11-24 | 国家电网公司 | 基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统 |
| CN106840509A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 河南平高电气股份有限公司 | 基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统 |
| CN107843387A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-27 | 佛山市蓝瑞欧特信息服务有限公司 | 密闭容器的真空识别系统 |
| CN113447695A (zh) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 施耐德电气(厦门)开关设备有限公司 | 一种老炼及测试过程中离子电流、放电电流采集和检测装置 |
| CN111916305A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-10 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种高压真空断路器中真空度监测方法和装置 |
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