CN109585217A - 一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：所述的真空灭弧室安装在玻璃绝缘外壳的中心孔内，静电导杆安装在下安装座中心孔里且静电导杆顶端位于真空灭弧室内，动导电杆安装在上安装座的安装孔里且动导电杆底部位于真空灭弧室内，波纹管套在动导电杆上，操纵机构金属壳体安装在玻璃绝缘外壳左侧，环氧树脂板安装在操纵机构金属壳体右侧面上，三相电场探测传感器安装在环氧树脂板右侧面上。本发明结合耦合电容法和放电高频脉冲法同时检测电场变化和局部放电信号，来实现真空断路器真空度的在线监测，实现了真空断路器真空度监测由传统的停电检修向状态检修的转变，而且使用效果好。
Description
技术领域
本发明属于一种开关柜真空度检测技术领域，具体涉及一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置。
背景技术
真空断路器以具有优异灭弧性能的高真空作为触头间的绝缘与灭弧介质，其中最重要的部件是真空灭弧室。真空灭弧室内的真空度是真空断路器的重要参数，直接关系到真空断路器的储存寿命、工作期间的耐压水平和分断能力，也影响着电力系统的安全稳定运行。目前，真空度在线监测主要有电光变换法、耦合电容法、放电高频脉冲法、放电声发射法等，但这些方法均存在一定缺陷，难以推广，尤其是监测效果差，无法满足高压开关柜内真空断路器的真空度监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其结合耦合电容法和放电高频脉冲法同时检测电场变化和局部放电信号，来实现真空断路器真空度的在线监测，实现了真空断路器真空度监测由传统的停电检修向状态检修的转变，而且使用效果好。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：包括静电导杆、环氧树脂板、操纵机构金属壳体、同轴电缆、三相电场探测传感器、上安装座、动导电杆、波纹管、玻璃绝缘外壳、触头系统、真空灭弧室、下安装座、多路复用器、工频信号与放电脉冲信号提取电路、A/D转换模块、单片机、RS-485接口模块、声光报警电路和FRAM模块，所述的下安装座固定安装在玻璃绝缘外壳底部安装孔里，所述的上安装座固定安装在玻璃绝缘外壳顶部安装孔里，所述的真空灭弧室安装在玻璃绝缘外壳的中心孔内且真空灭弧室底部卡在玻璃绝缘外壳中心孔凹槽底面上，所述的静电导杆固定安装在下安装座中心孔里且静电导杆顶端位于真空灭弧室内，所述的动导电杆安装在上安装座的安装孔里且动导电杆底部位于真空灭弧室内，所述的波纹管套在动导电杆上且波纹管位于上安装座和真空灭弧室顶面之间，所述的触头系统安装在真空灭弧室内且触头系统分别与静电导杆右侧面和动导电杆右侧面连接，所述的操纵机构金属壳体安装在玻璃绝缘外壳左侧，所述的环氧树脂板固定安装在操纵机构金属壳体右侧面上，所述的三相电场探测传感器固定安装在环氧树脂板右侧面上，所述的同轴电缆通过环氧树脂板上的通孔与三相电场探测传感器连接，所述的三相电场探测传感器与多路复用器连接，所述的多路复用器与工频信号与放电脉冲信号提取电路连接，所述的工频信号与放电脉冲信号提取电路与A/D转换模块连接，所述的多路复用器、A/D转换模块和声光报警电路都与单片机连接，所述的RS-485接口模块和FRAM模块都与单片机相连。
上述的RS-485接口模块中安装有单电源隔离型485芯片ADM2587。
上述的FRAM模块中安装有多功能铁存储器FM3116。
上述的环氧树脂板为“L”形结构形式。
上述的上安装座为“T”形结构形式。
本发明中三相电场探测传感器为倒“L”型平板结构，铝合金材质，背面和顶部采用环氧树脂板粘合，引出线采用同轴电缆；安装时直接固定在操纵机构金属壳体上，不需要改造操纵机构本体。
在该监测系统中，真空灭弧室中屏蔽罩与三相电场探测传感器间的耦合电容为C1，三相电场探测传感器与操纵机构金属壳体间的耦合电容为C2，操纵机构金属壳体对地的耦合电容为C3。当真空度下降时，灭弧室内的气体密度变大，场致发射的电子被气体分子吸附成为负离子，由于负离子质量大、漂移速度慢，因此电子电流减小，屏蔽罩电位绝对值降低。该过程会引起电容C1、C2和C3上的电荷重新分布，通过检测电容C2与地间的电位U1即可间接检测屏蔽罩电位的变化趋势。当真空度进一步下降时，U1将呈现出周期性的脉冲电位，通过检测这种特定周期性脉冲电位的频率和幅值即可判断真空度的下降程度。通过该监测系统测得灭弧室内真空度下降到一定程度时，屏蔽罩上产生的高频放电脉冲频率主要集中在5～20kHz。在监测装置前端采用200M带宽多路复用器分时采集三相电场探测传感器信号，然后经工频信号与放电脉冲信号提取电路提取工频信号和特定周期的放电脉冲信号。其中，工频信号用于判断真空度的下降趋势，特定周期的放电脉冲信号用于判断真空度的下降程度。最后两路信号通过A/D转换模块后交由单片机进行判据的分析处理及数据存储、报警输出和远程通信等。同时，单片机产生一路特定频率段的扫频信号(即自检信号)通过多路复用器施加到工频信号与放电脉冲信号提取电路，用于模拟局部放电信号，从而检验工频信号与放电脉冲信号提取电路有无故障，三相电场探测传感器信号和自检信号通过通道控制信号控制多路复用器实现对工频信号与放电脉冲信号提取电路的分时复用。
RS-485接口模块采用平衡发送与差分接收的方式实现数字信号的传输，具有极强的抑制共模干扰的能力。
本发明的优点在于以下几点：结合耦合电容法和放电高频脉冲法同时检测电场变化和局部放电信号，来实现真空断路器真空度的在线监测，实现了真空断路器真空度监测由传统的停电检修向状态检修的转变，而且使用效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制结构原理图；
图3是本发明中的RS-485接口模块的电路图；
图4是本发明中的FRAM模块的电路图。
其中的附图标记为：静电导杆1、环氧树脂板2、操纵机构金属壳体3、同轴电缆4、三相电场探测传感器5、上安装座6、动导电杆7、波纹管8、玻璃绝缘外壳9、触头系统10、真空灭弧室11、下安装座12、多路复用器13、工频信号与放电脉冲信号提取电路14、A/D转换模块15、单片机16、RS-485接口模块17、声光报警电路18、FRAM(铁电存储器)模块19。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：包括静电导杆1、环氧树脂板2、操纵机构金属壳体3、同轴电缆4、三相电场探测传感器5、上安装座6、动导电杆7、波纹管8、玻璃绝缘外壳9、触头系统10、真空灭弧室11、下安装座12、多路复用器13、工频信号与放电脉冲信号提取电路14、A/D转换模块15、单片机16、RS-485接口模块17、声光报警电路18和FRAM模块19，所述的下安装座12固定安装在玻璃绝缘外壳9底部安装孔里，所述的上安装座6固定安装在玻璃绝缘外壳9顶部安装孔里，所述的真空灭弧室11安装在玻璃绝缘外壳9的中心孔内且真空灭弧室11底部卡在玻璃绝缘外壳9中心孔凹槽底面上，所述的静电导杆1固定安装在下安装座12中心孔里且静电导杆1顶端位于真空灭弧室11内，所述的动导电杆7安装在上安装座6的安装孔里且动导电杆7底部位于真空灭弧室11内，所述的波纹管8套在动导电杆7上且波纹管8位于上安装座6和真空灭弧室11顶面之间，所述的触头系统10安装在真空灭弧室11内且触头系统10分别与静电导杆1右侧面和动导电杆7右侧面连接，所述的操纵机构金属壳体3安装在玻璃绝缘外壳9左侧，所述的环氧树脂板2固定安装在操纵机构金属壳体3右侧面上，所述的三相电场探测传感器5固定安装在环氧树脂板2右侧面上，所述的同轴电缆4通过环氧树脂板2上的通孔与三相电场探测传感器5连接，所述的三相电场探测传感器5与多路复用器13连接，所述的多路复用器13与工频信号与放电脉冲信号提取电路14连接，所述的工频信号与放电脉冲信号提取电路14与A/D转换模块15连接，所述的多路复用器13、A/D转换模块15和声光报警电路18都与单片机16连接，所述的RS-485接口模块17和FRAM模块19都与单片机16相连。
实施例中，RS-485接口模块17中安装有单电源隔离型485芯片ADM2587。
实施例中，FRAM模块19中安装有多功能铁存储器FM3116。
实施例中，环氧树脂板2为“L”形结构形式。
实施例中，上安装座6为“T”形结构形式。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：包括静电导杆(1)、环氧树脂板(2)、操纵机构金属壳体(3)、同轴电缆(4)、三相电场探测传感器(5)、上安装座(6)、动导电杆(7)、波纹管(8)、玻璃绝缘外壳(9)、触头系统(10)、真空灭弧室(11)、下安装座(12)、多路复用器(13)、工频信号与放电脉冲信号提取电路(14)、A/D转换模块(15)、单片机(16)、RS-485接口模块(17)、声光报警电路(18)和FRAM模块(19)，所述的下安装座(12)固定安装在玻璃绝缘外壳(9)底部安装孔里，所述的上安装座(6)固定安装在玻璃绝缘外壳(9)顶部安装孔里，所述的真空灭弧室(11)安装在玻璃绝缘外壳(9)的中心孔内且真空灭弧室(11)底部卡在玻璃绝缘外壳(9)中心孔凹槽底面上，所述的静电导杆(1)固定安装在下安装座(12)中心孔里且静电导杆(1)顶端位于真空灭弧室(11)内，所述的动导电杆(7)安装在上安装座(6)的安装孔里且动导电杆(7)底部位于真空灭弧室(11)内，所述的波纹管(8)套在动导电杆(7)上且波纹管(8)位于上安装座(6)和真空灭弧室(11)顶面之间，所述的触头系统(10)安装在真空灭弧室(11)内且触头系统(10)分别与静电导杆(1)右侧面和动导电杆(7)右侧面连接，所述的操纵机构金属壳体(3)安装在玻璃绝缘外壳(9)左侧，所述的环氧树脂板(2)固定安装在操纵机构金属壳体(3)右侧面上，所述的三相电场探测传感器(5)固定安装在环氧树脂板(2)右侧面上，所述的同轴电缆(4)通过环氧树脂板(2)上的通孔与三相电场探测传感器(5)连接，所述的三相电场探测传感器(5)与多路复用器(13)连接，所述的多路复用器(13)与工频信号与放电脉冲信号提取电路(14)连接，所述的工频信号与放电脉冲信号提取电路(14)与A/D转换模块(15)连接，所述的多路复用器(13)、A/D转换模块(15)和声光报警电路(18)都与单片机(16)连接，所述的RS-485接口模块(17)和FRAM模块(19)都与单片机(16)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：所述的RS-485接口模块(17)中安装有单电源隔离型485芯片ADM2587。
3.根据权利要求1所述的一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：所述的FRAM模块(19)中安装有多功能铁存储器FM3116。
4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：所述的环氧树脂板(2)为“L”形结构形式。
5.根据权利要求1所述的一种高压开关柜内真空断路器真空度在线监测装置，其特征在于：所述的上安装座(6)为“T”形结构形式。
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