CN104409275B - 真空灭弧室真空度在线监测装置 - Google Patents

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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
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Abstract

本发明公开一种基于耦合电容法、具有温度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏蔽盒（1）中的耦合电容传感器，所述屏蔽盒（1）内还设有温度传感器，所述耦合电容传感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与单片机相接。

Description

真空灭弧室真空度在线监测装置
技术领域
本发明涉及一种真空度在线测量装置，尤其是一种基于耦合电容法、具有温度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置。
背景技术
真空开关是采用高真空作为灭弧和绝缘介质，其基本结构是有真空灭弧室，在真空灭弧室内有动触头、静触头及屏蔽罩，动触头外套有波纹管，在真空灭弧室外有绝缘固封，与静触头相接有进线端，与动触头相接有出线端。使用时，通过进线端和出线端将真空开关串接于设备导线中，当设备出现故障时，控制信号则控制操动机构，使动触头和静触头有效分离，并以两者之间的真空间隙实现绝缘。真空灭弧室的真空度是关乎开断能力和绝缘水平的重要参量，当真空度低于时，真空灭弧室将失去其所应用电压等级的绝缘和开断能力，因此，对真空灭弧室真空度的在线监测具有重要意义。
目前，真空度在线测量常用的方法有耦合电容法、电光变换法、微型冷阴极磁控计法和自闭力法。耦合电容法是在真空灭弧室的绝缘固封外设置屏蔽盒，屏蔽盒内置有由感应电极板及高精度电容构成的耦合电容传感器（感应电极板是导电性良好、厚度1mm左右的铜板，高精度电容根据不同型号的真空灭弧室取值不同，一般在1000pF~5000pF之间），设C1表示真空灭弧室触头与屏蔽罩之间的等效电容；C2是屏蔽罩与感应电极板之间的等效电容；C3是采样电容（即耦合电容传感器中的高精度电容），由于屏蔽罩电位随着真空度的变化而变化，因此串联的C1、C2和C3构成耦合电容测量方法的原理，即由电容分压得到屏蔽罩电位这一变化值。通过监测屏蔽罩电位进而获得真空灭弧室内真空度，具有成本低、实现简单等优点。但是，在实际应用中，屏蔽罩电位会受到电网电压波动及环境温度变化等影响，导致所监测的真空度准确度低、可靠性差，仅能测量10pa数量级的真空度，无法满足真空灭弧室真空度高精度在线监测的要求。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于耦合电容法、具有温度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置。
本发明的技术解决方案是：一种真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏蔽盒中的耦合电容传感器，其特征在于：所述屏蔽盒内还设有温度传感器，所述耦合电容传感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与单片机相接。
本发明采用母线电压和温度补偿，同时采用数据处理得到的谐波值作为辅助措施，增加了真空度在线监测的可靠性，保证了测量的准确性，便于实时准确判断真空灭弧室的寿命。可在拐点阶段给出准确的测量结果并报警，极大的保证了系统的安全运行。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的电路原理框图。
具体实施方式
如图1、图2所示：如现有技术，有置于屏蔽盒1中的耦合电容传感器，与现有技术所不同的是在屏蔽盒1内还设有温度传感器；耦合电容传感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器及无线通信模块相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；温度传感器与单片机相接，。
信号调理电路A亦可固封在屏蔽盒1中，其他器件可安装在另一壳体中。电压传感器是传统的电容分压器或电压互感器，用于测量系统电压。
测量时，同现有技术一样，将屏蔽盒安装在真空灭弧室的绝缘固封外中侧。
工作原理：
标定：
耦合电容传感器获取的耦合电容分压信号通过信号调理模块A、移相模块A后送至差分放大模块；电压传感器获取的系统工作电压信号通过信号调理模块B、移相模块B送至差分放大模块。主要实现对耦合电容分压信号和工作电压进行移相调幅，同时可利用差分放大模块和自动调零模块首先实现在真空灭弧室真空度为1×10-5pa的情况下幅值相同相位相同，进而差分放大模块输出为零，以便实现在真空度不同情况下的差值对应的真空度进行标定。由于真空断路器在预放电阶段系统电压谐波含量会明显升高，因此采用谐波含量作为辅助标定手段。单片机对由差分放大模块输入的信号进行数据处理，得到其峰值、有效值，同时利用傅里叶变换测得3、5和7次谐波值。可通过真空计测量并记录相对应的真空度，从而得到一条真空度与数据处理之后信号的关系曲线。同时应在不同的室温下进行实验，以得到温度对实验结果的影响。
这样通过信号处理模块消除了真空灭弧室工作电压的干扰，通过软件处理增加了温度补偿和频谱分析，得到准确的真空度在线监测标定曲线。
测量：
耦合电容传感器获取的耦合电容分压信号通过信号调理模块A、移相模块A；电压传感器获取的系统工作电压信号通过信号调理模块B、移相模块B；实现耦合电容传感器输出信号与真空灭弧室工作电压的相位相同，然后利用差分放大模块实现同相位的两个信号差值放大，由于在两个信号做差值比较前，两个信号幅值相近、相位相同，可以消除真空灭弧室工作电压的干扰。差分放大模块将所得到差值送至单片机，温度传感器的检测的温度信号也送至单片机，与标定值进行比较，即可获得真空灭弧室准确的真空度，并在显示器上显示。无线通信模块采用TC35T通信模块实现灭弧室真空度的远程通信，便于远程上位机监控软件的状态检测和手机查询等功能的扩展。

Claims (1)

1.一种真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏蔽盒（1）中的耦合电容传感器，其特征在于：所述屏蔽盒（1）内还设有温度传感器，所述耦合电容传感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与单片机相接；
所述信号调理模块A和所述信号调理模块B消除真空灭弧室工作电压的干扰，通过软件处理增加温度补偿和频谱分析，得到准确的真空度在线监测标定曲线；
所述耦合电容传感器获取的耦合电容分压信号通过所述信号调理模块A、所述移相模块A；所述电压传感器获取的系统工作电压信号通过所述信号调理模块B、所述移相模块B实现耦合电容传感器输出信号与真空灭弧室工作电压的相位相同，然后利用差分放大模块实现同相位的两个信号差值放大，消除真空灭弧室工作电压的干扰；所述差分放大模块将所得到差值送至所述单片机，所述温度传感器的检测的温度信号送至所述单片机，与标定值进行比较，获得真空灭弧室准确的真空度，并在显示器上显示；
所述真空灭弧室真空度在线监测装置，还包括无线通信接口、无线通信模块，所述无线通信模块采用TC35T通信模块实现远程通信。
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