CN201498430U - 真空断路器真空度的在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力系统用在线检测设备，特别是真空断路器真空度的在线监测装置。技术方案是：耦合电容传感器(2)紧贴真空断路器(1)的真空灭弧室外壳安装，其输出端通过数据总线(3)与A/D模数转换器(4)连接，A/D模数转换器(4)的输出端与DSP数字信号处理器(5)连接，DSP数字信号处理器(5)输出端连接终端计算机(6)。本实用新型的有益效果是：对真空断路器的真空度进行在线监测，现场安装方便，不影响断路器正常运行；本实用新型一方面可以及时对断路器运行状态进行实时监控，进一步为提高供电可靠性、保障设备健康运行，避免设备事故和人员安全事故提供保障；另一方面可以提高系统自动化程度，减少检修工作量，节省维护费用。
Description
所属技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统在先检测设备，特别是真空断路器真空度的在线监测装置。
背景技术：
目前真空断路器已广泛用于10KV、35KV配电系统中，额定开断电流已能做到50kA～100kA；10kV～35kV电网中的多油和少油断路器大有被真空断路器取代的趋势，特别在10kV电压等级中真空断路器所占比例为45.2％，少油断路器占41.4％，前者比例还会继续上升。由于焊缝慢性漏气，内部零件放气，绝缘外壳密封零件渗漏等原因容易使真空断路器在内部压力大于一定数值时工作性能降低，其真空度直接影响电力系统安全和供电可靠性，给电力系统的安全运行造成极大的危害。目前主要对于真空断路器的管理主要采用周期性检修方法，但该方法只能离线进行，而且仅是规定时间进行检查，无法及时发现并处理问题，电力系统安全运行同样存在隐患。
实用新型内容：
本实用新型目的是提供一种真空断路器真空度的在线监测装置，可以使工作人员及时了解断路器运行状态，并可以对其寿命给出评价，有利于提高系统运行安全，解决背景技术存在的上述问题。
本实用新型的技术方案是：真空断路器真空度的在线监测装置包含真空断路器、耦合电容传感器、传输总线、A/D模数转换器、DSP数字信号处理器、终端计算机，耦合电容传感器在真空断路器的真空灭弧室外壳紧贴安装，其输出端通过数据总线与A/D模数转换器连接，A/D模数转换器的输出端与DSP数字信号处理器连接，DSP数字信号处理器输出端连接终端计算机。
耦合电容传感器为无电设计，内部参数可调，输出电压范围可控。耦合电容传感器为两个可调阻抗构成的桥式电路结构，采用监测放电信号结合屏蔽罩电位测量综合方法对真空灭弧室内真空度进行监测，其原理为：要实现真空灭弧室内真空度的监测，并提高硬件、软件监测设备的运行效率，硬件采集终端为计算机分析系统应用软件提供触发信号。计算机分析系统被动接受触发信号后主动调用硬件终端采集的屏蔽罩电位等相关数据，进行计算分析，给出最终结果。由于该方法传感器为无源设计，而且信号采集终端设在开关柜外，柜内无须引入电源，所以不影响断路器正常运行。
根据现场真空开关数量选择总线方式(如RS485方式)，将各传感器和采集终端统一编号(设置网络地址)，将传感器的输出模拟信号通过信号电缆送至安装在开关柜外的采集终端(安装位置可根据实际情况进行调整)进行数据采集。
采用高速处理芯片DSP(数字信号处理芯片)作为硬件系统CPU，控制A/D转换和数据通讯，同时由于DSP具有强大的数字信号处理功能，可对采集的信号进行二次数字滤波(FFT变换、IIR滤波等)消除现场的大量干扰。可以排除断路器在分合闸时同样产生放电脉冲而可能导致的误动，还会增加相应的防误动软件程序。
本实用新型的有益效果是：对真空断路器的真空度进行在线监测，无需离线进行检测，现场安装方便，在传感器部位无须安装电源，不影响断路器正常运行；本实用新型一方面可以及时对断路器运行状态进行实时监控，进一步为提高供电可靠性、保障设备健康运行，避免设备事故和人员安全事故提供保障；另一方面可以提高系统自动化程度，减少检修工作量，节省维护费用，本实用新型具有良好的经济效益。
附图说明：
附图1为本实用新型实施例结构示意图。
图中：真空断路器1、耦合电容传感器2、传输总线3、A/D模数转换器4、DSP数字信号处理器5、终端计算机6。
附图2为本实用新型实施例中耦合电容传感器结构示意图。
附图3为本实用新型实施例中耦合电容传感器等值原理图。
图中：真空断路器1、耦合电容传感器2、电触头对屏蔽罩的电容C0、屏蔽罩对外装极板的电容C1、电触头对外装极板的电容C2、传感器电桥可调阻抗Z0、可调阻抗Z1和Z2、监测电压u。
实施方式：
参照附图1，真空断路器真空度的在线监测装置包含真空断路器1、耦合电容传感器2、传输总线3、A/D模数转换器4、DSP数字信号处理器5、终端计算机6，耦合电容传感器2在真空断路器1的真空灭弧室外壳紧贴安装，其输出端通过数据总线3与A/D模数转换器4连接，A/D模数转换器4的输出端与DSP数字信号处理器5连接，DSP数字信号处理器5输出端连接终端计算机6。
参照附图2、3，耦合电容传感器工作原理：基于耦合电容原理的桥式传感器实现灭弧室内放电信号检测的方法，由于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，该局部放电会导致电路发生动态过程，因此可通过位于屏蔽罩与接地箱壳之间的两个监测探头间的电压监测此动态过程。为提高传感器的灵敏度，本电路采用电桥方法对放电暂态过程进行监测，调节可调阻抗Z1、Z2使电路构成电桥，这样当内部不放电时候，电桥平衡，当有放电时候，C0相当于瞬间短路，则电路电桥不平衡，有一个动态过程，由于电桥微小变化灵敏度高，可实现电压的监测。为提高该监测方法的可靠性，采用以真空灭弧室内部放电作为触发条件，以屏蔽罩电位随真空度变化作为真空度判断依据。一方面由于屏蔽罩电位与内部真空度有关，可根据屏蔽罩电位判断真空度变化，另一方面，对屏蔽罩的点位监测可区分放电原因。因为当开关合闸或分闸过程中同样会发生放电现象，所以必须对放电原因进行区分，避免误报。当开关分闸和合闸过程中，由于电触头和屏蔽罩的电容发生改变，可以通过屏蔽罩电位区分放电原因。当采集终端根据传感器输出信号判断出灭弧室内部因真空度劣化而发生放电现象时，会及时主动上报计算机系统软件。计算机系统软件当接收到此信息时，主动请求采集终端上报相关数据，并根据预设的屏蔽罩电位与真空度的数学模型对数据进行分析处理，给出最终结果。
本实用新型其原理为当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(一般为几百伏)时，带电触头和屏蔽罩之间的等值电容发生放电，由于放电时间极短，此时电容耦合传感器的电容上的电荷会重新分配，该局部放电信号可通过位于屏蔽罩与接地箱壳之间的两个局部放电探头进行在线监测获得。同时，当灭弧室内的真空度正常时，仅需几百伏的电压就可维持带电触头与中间屏蔽罩之间由场致发射引起的电子电流。屏蔽罩积累的负电荷使其负电位几乎达到电极电压峰值。当灭弧室内真空度劣化时，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后成为负离子。由于负离子质量大，漂移速度慢，使得上述电子电流减小，屏蔽罩绝对值电位降低。当灭弧室内真空度劣化为大气压力时，场致发射电子全部被气体分子吸附为负离子。由于离子在电场下漂移形成的阻性电流很小，与容性电流相比可以忽略不计，故大气条件下，屏蔽罩电位由导电杆与屏蔽罩之间的分布电容和屏蔽罩与机壳之间的分布电容的分压决定。通过理论计算电路参数并结合测量获得真空罩电位，经实验拟合真空度与屏蔽罩电位关系，通过屏蔽罩电位的变化过程推知灭弧室内真空度的劣化过程。
Claims (2)
1.一种真空断路器真空度的在线监测装置，其特征在于包含真空断路器(1)、耦合电容传感器(2)、传输总线(3)、A/D模数转换器(4)、DSP数字信号处理器(5)、终端计算机(6)，耦合电容传感器(2)紧贴真空断路器(1)的真空灭弧室外壳安装，其输出端通过数据总线(3)与A/D模数转换器(4)连接，A/D模数转换器(4)的输出端与DSP数字信号处理器(5)连接，DSP数字信号处理器(5)输出端连接终端计算机(6)。
2.根据权利要求1所述之真空断路器真空度的在线监测装置，其特征在于所说的耦合电容传感器为两个可调阻抗构成的桥式电路结构。
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