本申請涉及高壓電力設(shè)備檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高壓斷路器(或高壓開關(guān))是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，用來切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流。sf6(sulfurhexafluoride，六氟化硫)高壓斷路器以其優(yōu)越的滅弧性能，是電力系統(tǒng)安裝數(shù)量最多的高壓斷路器。在帶電運行的情況下，高壓斷路器開斷即斷路器動、靜觸頭分離瞬間會產(chǎn)生電弧，電弧有一定的燃燒時間。分為最長燃弧時間和最短燃弧時間，在gb1984—2014《交流高壓斷路器》標準上對高壓斷路器的最長燃弧時間和最短燃弧時間提出了要求：對于額定操作順序為co-t”-co的斷路器，一個co驗證最短燃弧時間，另一個co驗證最長燃弧時間。并對燃弧時間偏差做了規(guī)定。最長燃弧時間與最短燃弧時間之差為一個區(qū)間范圍，稱為斷路器燃弧區(qū)間，所以燃弧區(qū)間是高壓斷路器滅弧性能判定的直接參數(shù)。

當高壓斷路器的滅弧性能出現(xiàn)故障的時候，輕則損壞設(shè)備，重則可以產(chǎn)生爆炸，釀成火災，威脅生命和財產(chǎn)的安全，為保證高壓斷路器正常的使用，需要對高壓斷路器的滅弧性能進行監(jiān)測并對滅弧室性能狀態(tài)進行衡量，如對燃弧區(qū)間進行檢測測量、判斷是否發(fā)生重燃等。現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過測量斷開電流等參數(shù)進行高壓斷路器燃弧時間區(qū)間推算，但是此方法對高壓斷路器燃弧時間區(qū)間的測量精確度較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝艘环Nsf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)，以便于sf6高壓斷路器滅弧室性能的監(jiān)測。

本申請?zhí)峁┝艘环Nsf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：特高頻信號傳感器、高效數(shù)字處理單元和顯示和綜合分析終端；

所述特高頻信號傳感器上設(shè)置傳感器輸出端口，所述特高頻信號傳感器用于接收所述sf6高壓斷路器合閘時因燃弧而產(chǎn)生的電磁脈沖信號；所述特高頻信號傳感器通過所述傳感器輸出端口信號連接所述高效數(shù)字處理單元的輸入端；所述高效數(shù)字處理單元的輸出端信號連接所述顯示和綜合分析終端，所述顯示和綜合分析終端用于分析所述高效數(shù)字處理單元傳輸?shù)男盘枴?/p>

上述系統(tǒng)中，所述特高頻信號傳感器包括傳感器絕緣外殼和雙錐寬帶寬高增益射頻天線；

所述雙錐寬帶寬高增益射頻天線設(shè)置在所述傳感器絕緣外殼的內(nèi)部，所述雙錐寬帶寬高增益射頻天線的底端連接所述傳感器輸出端口。

上述系統(tǒng)中，所述特高頻信號傳感器還包括金屬底盤，所述金屬底盤支撐連接所述雙錐寬帶寬高增益射頻天線。

上述系統(tǒng)中，所述金屬底盤與所述雙錐寬帶寬高增益射頻天線之間設(shè)置環(huán)氧樹脂固定件，所述環(huán)氧樹脂固定件支撐連接所述雙錐寬帶寬高增益射頻天線和金屬底盤。

上述系統(tǒng)中，所述高效數(shù)字處理單元包括依次連接的濾波模塊、信號放大模塊和數(shù)字采集運算模塊；所述傳感器輸出端口信號連接所述濾波模塊。

上述系統(tǒng)中，所述傳感器輸出端口通過信號傳輸光纖信號連接所述高效數(shù)字處理單元。

上述系統(tǒng)中，所述高效數(shù)字處理單元的輸出端通過usb串行線信號連接所述顯示和綜合分析終端。

本申請?zhí)峁┑膕f6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)，用于sf6高壓斷路器滅弧室性能檢測，其通過特高頻信號傳感器檢測sf6高壓斷路器分合閘動作、電弧燃燒產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號，將特高頻電磁脈沖信號傳輸至高效數(shù)字處理單元進行預處理，再經(jīng)顯示和綜合分析終端進行特高頻電磁脈沖信號的分析，計算燃弧時間，判定sf6高壓斷路器是否發(fā)生重燃、滅弧室是否正常、滅弧室是否有輕度燒損、滅弧室是否有重度燒損等等，為高壓sf6斷路器性能評判和故障檢測提供可靠依據(jù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請實施例提供的特高頻信號傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請實施例提供的特高頻信號傳感器的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請實施例提供的sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)的使用狀態(tài)圖；

圖5為本申請實施例提供的高速數(shù)字處理單元的原理結(jié)構(gòu)圖。

其中：

1-特高頻信號傳感器，11-傳感器輸出端口，12-傳感器絕緣外殼，13-雙錐寬帶寬高增益射頻天線，14-金屬底盤，15-環(huán)氧樹脂固定件，2-高效數(shù)字處理單元，21-濾波模塊，22-信號放大模塊，23-數(shù)字采集運算模塊，3-顯示和綜合分析終端，4信號傳輸光纖，5-usb串行線。

具體實施方式

參見圖1，附圖1示出了本申請實施例提供的sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。本申請實施例提供的sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)包括特高頻信號傳感器1、高效數(shù)字處理單元2和顯示和綜合分析終端3，特高頻信號傳感器1用于設(shè)置在sf6高壓斷路器滅弧室的周圍，用于接收sf6高壓斷路器合閘時因燃弧而產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號，特高頻信號傳感器1上設(shè)置傳感器輸出端口11，高效數(shù)字處理單元2的輸入端信號連接傳感器輸出端口11，通過傳感器輸出端口11接收特高頻信號傳感器1采集的電磁脈沖信號并進行特高頻電磁脈沖信號預處理，如去噪濾波、數(shù)字轉(zhuǎn)換等，高效數(shù)字處理單元2的輸出端信號連接顯示和綜合分析終端3，顯示和綜合分析終端3接收高效數(shù)字處理單元2輸出的信號并對其進行分析處理，獲得被檢測sf6高壓斷路器的狀態(tài)。

本申請?zhí)峁┑膕f6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)，通過特高頻信號傳感器1檢測sf6高壓斷路器分合閘動作、電弧燃燒產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號，將特高頻電磁脈沖信號傳輸至高效數(shù)字處理單元2進行預處理，再經(jīng)顯示和綜合分析終端3進行特高頻電磁脈沖信號的分析，計算燃弧時間，判定sf6高壓斷路器是否發(fā)生重燃、滅弧室是否正常、滅弧室是否有輕度燒損、滅弧室是否有重度燒損等等，為高壓sf6斷路器性能評判和故障檢測提供可靠依據(jù)。

在本申請具體實施方式中，特高頻信號傳感器1包括傳感器絕緣外殼12和雙錐寬帶寬高增益射頻天線13；雙錐寬帶寬高增益射頻天線13設(shè)置在傳感器絕緣外殼12的內(nèi)部，雙錐寬帶寬高增益射頻天線13的底端連接傳感器輸出端口11，具體可參見附圖2和3，其中詳細表明了特高頻信號傳感器1的具體結(jié)構(gòu)。

傳感器絕緣外殼12為圓臺狀，傳感器絕緣外殼12用于保護雙錐寬帶寬高增益射頻天線13，雙錐寬帶寬高增益射頻天線13用于接收sf6高壓斷路器分合閘動作、電弧燃燒輻射產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號，雙錐寬帶寬高增益射頻天線13的靈敏度較高，采用雙錐寬帶寬高增益射頻天線13提高sf6高壓斷路器燃弧特性檢測的精度，特高頻電磁脈沖信號通過傳感器輸出端口11輸出。

進一步，特高頻信號傳感器1還包括金屬底盤14，金屬底盤14支撐連接雙錐寬帶寬高增益射頻天線13。金屬底盤14與雙錐寬帶寬高增益射頻天線13之間設(shè)置環(huán)氧樹脂固定件15，環(huán)氧樹脂固定件15支撐連接雙錐寬帶寬高增益射頻天線13和金屬底盤14。如此可保證雙錐寬帶寬高增益射頻天線13的使用穩(wěn)定性，便于特高頻信號傳感器1的使用。

在本申請具體實施方式中，高效數(shù)字處理單元2包括依次連接的濾波模塊21、信號放大模塊22和數(shù)字采集運算模塊23；傳感器輸出端口11信號連接濾波模塊21。具體的，傳感器輸出端口11通過信號傳輸光纖4信號連接高效數(shù)字處理單元2。高效數(shù)字處理單元2實現(xiàn)了特高頻電磁脈沖信號的濾波、放大和運算。具體為，首先由濾波模塊21對特高頻信號進行濾波處理，將一些雜波，干擾波形濾掉，因為高壓斷路器燃弧輻射出來的特高頻信號是在某一個特高頻頻段的，也是一個區(qū)間值，濾波器把不屬于這個頻段的波形濾掉，然后信號放大模塊22在對濾出雜質(zhì)后的波形進行數(shù)倍的放大，在傳給數(shù)字采集運算模塊23，數(shù)字采集運算模塊23對波形數(shù)據(jù)進行處理，這個處理包括對波形(脈沖)進行比較運算(與設(shè)定的電平)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等。

顯示和綜合分析終端3裝有專業(yè)分析軟件的電腦，用于高效數(shù)字處理單元2處理后的特高頻電磁脈沖信號的分析并進行分析結(jié)果的輸出展示，其中的分析可具體包括將處理獲得的特高頻電磁脈沖信號與sf6高壓斷路器的各狀態(tài)的特征波形進行比較，獲取sf6高壓斷路器的實際狀態(tài)。在顯示和綜合分析終端3中存儲有大量與sf6高壓斷路器各狀態(tài)對應的特征波形，通過比對獲得的特高頻電磁脈沖信號的波形特征與sf6高壓斷路器各狀態(tài)對應的特征波形，獲得sf6高壓斷路器的狀態(tài)性能。

在本申請具體實施方式中，高效數(shù)字處理單元2的輸出端通過usb串行線5信號連接顯示和綜合分析終端3。

在具體使用的過程中，sf6高壓斷路器的每一相上設(shè)置一個特高頻信號傳感器1，用于分別采集sf6高壓斷路器上每一相上分合閘動作、電弧燃燒產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號，具體結(jié)構(gòu)參見附圖4，其展示出了本申請sf6高壓斷路器燃弧特性檢測系統(tǒng)的具體使用狀態(tài)，附圖中將sf6高壓斷路器的三相分別通過a相、b相和c相表示。特高頻信號傳感器1與sf6高壓斷路器的安裝可以是直接安裝在高壓斷路器接線板上也可以是借用絕緣支架支撐在斷路器滅弧室的附件。

據(jù)分析可知：正常情況下，在sf6高壓斷路器合閘、開關(guān)動作過程中每相會輻射出1個特高頻電磁脈沖信號，三相共輻射出3個特高頻電磁脈沖信號。在分閘過程中，如無重燃現(xiàn)象，三相共輻射出3個特高頻電磁脈沖信號，如存在重燃現(xiàn)象，開關(guān)動作過程將輻射出4個及以上特高頻電磁脈沖信號。當開關(guān)性能下降時，由于觸頭表面燒蝕加劇，會形成多個尖刺，進而形成多個極不均勻電場區(qū)，動靜觸頭間的擊穿時，這些極不均勻電場區(qū)會先后發(fā)生擊穿，會激發(fā)多個電磁波信號。另外由于裝配、磨損等原因，會在滅弧室內(nèi)產(chǎn)生金屬顆粒，這些金屬顆粒位于滅弧室底部。當開關(guān)動作時，滅弧室內(nèi)的氣體劇烈運動，金屬顆粒會在氣流的帶動下運動，使得金屬顆粒處于不同的電場區(qū)，金屬顆粒間的電位不同，金屬顆粒之間或金屬顆粒與觸頭間都可能產(chǎn)生放電，繼而激發(fā)電磁波信號，顆粒的數(shù)量越多，能激發(fā)的電磁波脈沖信號越密集。sf6高壓斷路器在不同的性能狀態(tài)產(chǎn)生不同的特征波形，充分利用sf6高壓斷路器各狀態(tài)的下的特征波形進行sf6高壓斷路器燃弧性能的判定，可提高sf6高壓斷路器燃弧性能判定的準確性，且本系統(tǒng)在檢測過程中可實現(xiàn)非接觸式的測量，不會影響高壓斷路器的正常運行也不會給設(shè)備正常運行帶來安全隱患，能夠精確的測量出sf6高壓斷路器分合閘過程中燃弧區(qū)間，能夠精確捕捉燃弧產(chǎn)生的特高頻電磁脈沖信號波形，分析sf6高壓斷路器燃弧區(qū)間是否滿足標準要求，是否發(fā)生重燃及高壓斷路器弧觸頭、滅弧室性能做出準確判斷。

針對本申請具體實施方式中采用三個特高頻信號傳感器1對sf6高壓斷路器的三相進行檢測，高效數(shù)字處理單元2的具體實現(xiàn)電路原理如附圖5所示。具體為，通過超高頻天線傳感器接收空氣中的電氣設(shè)備局部放電激發(fā)的電磁脈沖信號，將采集到的局部放電電磁脈沖信號通過濾波單元進行預處理，再通過放大單元將局部放電脈沖信號放大后輸入比較器；在比較電平確定的時候，fpga(field-programmablegatearray，現(xiàn)場可編程門陣列)通過d/a轉(zhuǎn)換電路將該比較電平轉(zhuǎn)換成模擬信號輸入至比較器中；將一個工頻周期等分為多個相位區(qū)間，每個相位區(qū)間通過fpga分配一個存儲地址，fpga通過外接工頻參考相位波形進行觸發(fā)，在每一個觸發(fā)周期內(nèi)，比較器將每一個相位區(qū)間內(nèi)的局部放電脈沖幅值與比較電平進行比較，fpga根據(jù)比較的情況，將幅值大于比較電平的局部放電脈沖的個數(shù)進行統(tǒng)計并存儲在每個相位區(qū)間對應的存儲地址上，進行比較的工頻周期的數(shù)目通過fpga自帶的計數(shù)器進行計數(shù)，當達到設(shè)定數(shù)目時，停止比較，提取此時存儲的所有脈沖個數(shù)的統(tǒng)計數(shù)值，清零；自動增加比較電平的數(shù)值，其級差保持不變，重復上述步驟3)，直至增加到某一比較電平時，沒有大于該比較電平的放電脈沖存在，此時，該比較電平近似等于局部放電脈沖的最大電壓幅值，并可以通過存儲的放電脈沖個數(shù)得到平均放電脈沖電壓幅值。在具體操作過程中，為保證放電脈沖的最大電壓幅值確定的精確性，通過逐漸減小級差的方式，重復操作，使最終得到的比較電平取值最大程度地接近放電脈沖的最大電壓幅值。本申請?zhí)峁┑母咝?shù)字處理單元2提高sf6高壓斷路器燃弧特性的檢測精度。

以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

需要說明的是，在本文中，諸如術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。