CN106840509A - 基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，包括信号采集部分、信号处理部分和信号处理终端部分；所述信号采集部分包括高频传感器，用于采集真空断路器真空度下降时所产生的高频信号；所述信号处理部分用于对高频信号进行处理，所述信号处理终端部分用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值。本发明提供的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，通过检测真空断路器真空度下降时所产生的高频信号，然后根据该高频信号判断真空断路器的真空度是否存在异常，由于检测高频信号时采用的是非接触式的高频传感器，安装时不需要改变真空断路器的结构，所以比较方便简单。

Description

基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统

技术领域

本发明属于断路器性能检测技术领域，具体涉及一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统。

背景技术

真空断路器以其体积小、开断寿命长、装配工艺简单、灭弧室免维护等优点，近年来在中低压配网领域逐步占据了主导地位，在地铁、轻轨等城市基础建设领域应用非常广泛。由于真空灭弧室由铜(动、静导电杆)、铜铬合金(触头)、无氧铜或不锈钢(波纹管、屏蔽罩)、陶瓷或玻璃(壳体)、聚四氟乙烯或石墨尼龙(导向套)等不同材质的部件组成，焊接和装配工艺也比较特殊，因此在工作过程中会存在缓慢的漏气现象，其主要原因可总结为(1)焊缝慢性漏气；(2)内部零件释放气体；(3)绝缘外壳等密封零件渗漏。当真空度劣化到一定程度时再进行分合闸操作，就可能会引发事故，因此需要对真空断路器的真空度进行实时监测。

目前，常用的真空断路器真空度在线监测方法有：电光变换法、耦合电容法、放电超声波法、脉冲电流法、电弧电压法等，这些方法都是采用相应的传感器检测真空断路器真空度下降时所产生的信号，然后对信号做相应的处理得到真空断路器的真空度信息。但这些方法在检测断路器时所采用的都是接触式的传感器，需要将传感器设置在真空断路器的真空腔内，这样不仅改变了真空断路器的内部结构，而且在安装用于检测真空度的装置时施工也比较困难。

发明内容

本发明提供一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，用于解决真空断路器真空度检测装置安装困难的问题。

一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，包括信号采集部分、信号处理部分和信号处理终端部分；所述信号采集部分包括高频传感器，用于采集真空断路器真空度下降时所产生的高频信号；所述信号处理部分用于对高频信号进行处理，所述信号处理终端部分用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值。

本发明提供的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，通过检测真空断路器真空度下降时所产生的高频信号，然后根据该高频信号判断真空断路器的真空度是否存在异常，由于检测高频信号时采用的是非接触式的高频传感器，安装时不需要改变真空断路器的结构，所以比较方便简单。

进一步的，所述信号采集部分还包括前置处理电路，用于对接收到的高频信号进行放大和调制处理，并发送给信号处理部分。

由于真空断路器真空度下降时所产生的高频信号极易衰减，所以采集后需要对其进行调制和放大处理，避免高频信号传输失真。

进一步的，所述信号处理部分包括滤波处理模块、高速AD转换模块、同步处理模块和高速算法处理模块；

所述滤波处理模块用于对高频信号进行滤处理，所述高速AD转换模块用于对滤波处理后的高频信号进行AD转换，所述同步处理模块用于对高频信号进行相位同步处理，所述高速算法处理模块用于AD转换后的高频信号进行时域和频域的转换处理。

滤波处理模块能够消除干扰信号对高频信号的影响，提高真空断路器真空度在线监测的可靠性，AD转换模块将高频信号由模拟量转化为数字量，同步处理模块保证高频信号与高压波形之间在相位上的时序关系，都是为了使真空断路器真空度判断结果更加准确。

进一步的，所述信号处理终端部分包括处理器和显示装置，处理器用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值，显示装置显示真空断路器的真空度信息。

设置显示装置能够更加方便的查看真空断路器的真空度信息。

进一步的，所述信号处理终端部分还包括通讯模块，处理器通过IEC61850规约控制通讯模块与上层设备通讯连接。

处理器通过IEC61850规约控制通讯模块与上层设备通讯连接，便于本系统接入智能变电站的信息化一体平台。

进一步的，所述信号采集部分还包括用于采集特高频传感器周围噪声信号的噪声传感器，所述信号处理部分和信号处理终端部分根据噪声信号传感器采集到的噪声信号对高频信号进行降噪处理。

附图说明

图1为实施例所提供的基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统的系统原理图。

具体实施方式

本发明提供一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，用于解决真空断路器真空度检测装置安装困难的问题。

一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，包括信号采集部分、信号处理部分和信号处理终端部分；所述信号采集部分包括高频传感器，用于采集真空断路器真空度下降时所产生的高频信号；所述信号处理部分用于对高频信号进行处理，所述信号处理终端部分用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值。

本发明提供的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，通过检测真空断路器真空度下降时所产生的高频信号，然后根据该高频信号判断真空断路器的真空度是否存在异常，由于检测高频信号时采用的是非接触式的高频传感器，安装时不需要改变真空断路器的结构，所以比较方便简单。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本实施例提供的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其结构示意图如图1所示，包括信号采集部分、信号处理部分和信号处理终端部分。由于真空断路器真空度下降时，会发射出高频电磁波信号，即高频信号，通过检测此高频信号即可判断真空断路器的真空度是否下降。

信号采集部分包括高频传感器、噪声传感器和前置处理电路，高频传感器用于检测真空断路器真空度下降时所产生的高频信号，并将其发送给前置处理电路；噪声传感器用于检测高频传感器周围的噪声信号，并将其发送给前置处理电路。由于高频传感器采集到的高频信号极易衰减，因此需要前置处理电路对其进行放大和调制处理，前置处理电路将处理后的高频信号和噪声信号发送给信号处理部分。

信号处理部分包括滤波处理模块、高速AD转换模块、同步处理模块和FPGA高速算法处理模块。滤波处理模块是为了屏蔽高压开关安装场所的磁场、电场、电弧等干扰信号，提高断路器真空度在线监测的可靠性。该模块采用一级陷波器和二阶带通滤波器提取高频信号，根据噪声传感器采集到的噪声信号对高频信号进行滤波处理，隔离外界信号对高频信号的干扰，并将滤波及幅值调整后的高频信号送入高速AD转换模块进行模数转换。同步处理模块采用相位同步模块，负责同步采集、接收高保真的高压波形，以确定高频信号与高压波形在相位上的时序关系。FPGA模块用于对高速AD转换模块处理过的数字信号进行时域、频域等参数、图谱的算法处理，进行时域和频域的转换，然后将处理结果发送给信号处理终端部分。

信号处理终端部分采用ARM作为处理器，还设有液晶显示屏和USB通信接口，同时为了能够将本系统接入智能变电站的信息一体化平台，还通过IEC61850规约转换单元连接3G通信模块、TCP/IP通信模块和WIFI通信模块。处理器根据噪声传感器采集到的噪声信号对从信号处理部分接收到的高频信号进行降噪处理，并判断真空断路器的真空度是否小于设定值，如果小于，则发出报警。处理器通过显示屏实时绘制显示灭弧室气体压力变化曲线，对其时域信号的峰值、有效值、相位、放电次数等参数进行，并显示历史数据及未来趋势等多种图谱。信号处理终端部分还通过各通讯模块，将真空断路器的状态数据发送给上层设备单元，上层设备单元能够远程实时查看真空断路器的为真空度信息。

为了保证系统运行的可靠性，本实施例还增加自检功能，包括手动自检功能和实时自检功能。手动自检功能则系统的自身装置产生一组特定频率段的扫频信号，该扫频信号通过多路复用器施加至信号提取电路，用于模拟局部放电产生的高频脉冲信号，从而检验信号提取电路有无故障；实时自检功能在运行过程中对信号发生回路、信号调理回路、AD采用回路等进行实时自检，以此来保证装置的可靠性。

在本实施例中，所述信号处理终端部分设有显示装置，用于查看真空断路器的真空度信息；作为其他实施方式，可以不设置显示装置，而通过通讯装置远程查看真空断路器的真空度信息。

在本实施例中，所述信号处理终端设有基于IEC61850规约的通讯模块；作为其他实施方式，在不需要接入智能变电站的信息一体化平台时，可以设置其他归于的通讯模块，或者不设置通讯模块。

在本实施例中，设有检测高频传感器背景噪声信号的噪声传感器；作为其他实施方式，在高频传感器的背景噪声较小，不会引起较大的误差时，可以不设置噪声传感器。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，包括信号采集部分、信号处理部分和信号处理终端部分；其特征在于，所述信号采集部分包括高频传感器，用于采集真空断路器真空度下降时所产生的高频信号；所述信号处理部分用于对高频信号进行处理，所述信号处理终端部分用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值。

2.根据权利要求1所述的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于，所述信号采集部分还包括前置处理电路，用于对接收到的高频信号进行放大和调制处理，并发送给信号处理部分。

3.根据权利要求1所述的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于，所述信号处理部分包括滤波处理模块、高速AD转换模块、同步处理模块和高速算法处理模块；

所述滤波处理模块用于对高频信号进行滤处理，所述高速AD转换模块用于对滤波处理后的高频信号进行AD转换，所述同步处理模块用于对高频信号进行相位同步处理，所述高速算法处理模块用于AD转换后的高频信号进行时域和频域的转换处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于，所述信号处理终端部分包括处理器和显示装置，处理器用于根据所述高频信号判断真空断路器的真空度是否低于设定值，显示装置显示真空断路器的真空度信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于，所述信号处理终端部分还包括通讯模块，处理器通过IEC61850规约控制通讯模块与上层设备通讯连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于特高频检测原理的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于，所述信号采集部分还包括用于采集特高频传感器周围噪声信号的噪声传感器，所述信号处理部分根据噪声信号传感器采集到的噪声信号对高频信号进行降噪处理。