基于電磁信號的真空斷路器真空度監(jiān)測方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計涉及電力系統(tǒng)電器領(lǐng)域開關(guān)設(shè)備的在線監(jiān)測，具體涉及電磁信號的真空斷路器真空度監(jiān)測方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]真空開關(guān)是20世紀初發(fā)展起來的一種新型開關(guān)電器，從上個世紀60年代初開始在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用，我國自上個世紀80年代末以來，隨著配電系統(tǒng)無油化進程的興起，真空開關(guān)在電力系統(tǒng)中獲得了日趨廣泛的應(yīng)用，尤其在中等電壓領(lǐng)域里，真空開關(guān)產(chǎn)品的占有率已超過85%，而且現(xiàn)在正向高電壓等級和低電壓等級兩個方面發(fā)展，且潛力巨大，另外由于真空開關(guān)同空氣開關(guān)、油開關(guān)等其他開關(guān)設(shè)備相比具有分斷能力強、電壽命長、維修工作量小、無火災(zāi)爆炸危險、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，使其在煤礦井下、石油化工等一些特殊場合也得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0003]真空滅弧室制成出廠后，并不能永遠保持其內(nèi)部的真空狀態(tài)，而是具有一定的真空度壽命，在經(jīng)過嚴格電真空工藝處理的真空滅弧室內(nèi)，影響真空度的主要因素為工作表面的放氣與吸氣過程，波紋管及其他密封部分密封性、長期的擴散、晶體材料間的腐蝕、吸氣劑活性的喪失等因素都會引起滅弧室內(nèi)真空度的降低。如果真空滅弧室內(nèi)真空度較低，將對真空電弧的熄滅過程產(chǎn)生影響，嚴重時會導(dǎo)致真空開關(guān)分斷失敗，在真空度對開斷能力的影響方面，尤其是在半真空范圍(10_2Pa?IPa)內(nèi)。并且認為在一般情況下，當(dāng)滅弧室內(nèi)真空度低于KT2Pa?KT1Pa之間的某個值時，真空開關(guān)將失去其高頻電流的開斷能力。
[0004]針對真空斷路器滅弧室內(nèi)部真空度的測試和測量，雖然有上述多種停電測試方法，但這些方法自動化程度低，操作復(fù)雜，工作量大，且大多精度較差，因此，人們一直在尋找更好的解決辦法；另一方面，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和對供電可靠性要求的日益提高，改善和增強開關(guān)裝置在控制、測量、自監(jiān)測、自診斷、故障記錄以及其與控制中心聯(lián)絡(luò)所需的通信功能的自動化程度，即所謂開關(guān)裝置的智能化，已成為當(dāng)前國內(nèi)外的一項重要課題，對運行設(shè)備進行在線監(jiān)測與故障診斷，不僅能預(yù)先發(fā)現(xiàn)投運設(shè)備的故障隱患，使設(shè)備及時得到維修和維護，而且可以免除常規(guī)定期維修的大量工作，具有重要的實際意義。真空滅弧室內(nèi)部的真空度是保證真空開關(guān)正常運行的重要參數(shù)，實現(xiàn)對其進行在線監(jiān)測是真空開關(guān)智能化的一個重要內(nèi)容。
[0005]當(dāng)真空斷路器內(nèi)部真空度發(fā)生變化時，真空滅弧室內(nèi)部的放電狀態(tài)會發(fā)生變化，一方面在不同的真空度下，由于局部放電會產(chǎn)生不同的高頻脈沖信號，另一方面由于真空度的不同，滅弧室內(nèi)部粒子的放電狀態(tài)也會有所不同，從而導(dǎo)致滅弧室屏蔽罩具有不同的電勢。所以通過外置電磁信號傳感器檢測到的滅弧室發(fā)出的電磁信號，并將電磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，從而能夠檢測出真空斷路器內(nèi)部真空度的變化，實現(xiàn)真空斷路器真空度的在線監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述部分問題，本發(fā)明提供了一種基于電磁信號檢測的真空度監(jiān)測方法、裝置和系統(tǒng)，所述方法能夠用于真空斷路器壽命監(jiān)測，所述裝置方便方法的應(yīng)用，所述系統(tǒng)幫助實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測。
[0007]一種基于電磁信號的真空斷路器真空度監(jiān)測方法，所述方法通過將電磁信號與真空度建立對應(yīng)的關(guān)系，所述關(guān)系為一種區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)檢測到電磁信號從一個區(qū)間變化到另一個區(qū)間時，則認為被測真空斷路器的真空度發(fā)生變化。
[0008]一種基于所述方法設(shè)計的裝置，所述裝置包括電磁信號模塊、信號調(diào)理模塊、模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊、信號隔離模塊，數(shù)字信號處理模塊，其中:
[0009]所述電磁信號模塊包括電磁信號傳感器，所述電磁信號模塊將電磁信號傳感器檢測的電磁信號其轉(zhuǎn)化為電壓信號，并將所述電壓信號輸至信號調(diào)理模塊；
[0010]所述信號調(diào)理模塊包括運算放大器和阻容元件，所述運算放大器對所述電壓信號進行放大，放大倍數(shù)根據(jù)阻容元件的電阻值選擇，所述信號調(diào)理模塊將所述運算放大器放大后的電壓信號輸出至模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊；
[0011 ] 所述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊包括14位精度以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的所述放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出至信號隔離模塊；
[0012]所述信號隔離模塊包括數(shù)字隔離器，所述信號隔離模塊用于將模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號以隔離的形式輸出；
[0013]所述數(shù)字信號處理模塊通過對所述信號隔離模塊輸出的數(shù)字信號進行采集和FFT變換。
[0014]一種采用了所述裝置設(shè)計的真空斷路器真空度監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實時處理數(shù)字信號采集和FFT變換，并能根據(jù)實際裝置情況，選擇是否需要添加液晶顯示、數(shù)字信號的存儲以及與上位機的通信中的一個或多個功能。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0016](I)所述方法和裝置只要真空斷路器滅弧室內(nèi)部真空度發(fā)生變化，就可以通過傳感器檢測出來，達到實時監(jiān)測的目的，為真空斷路器的檢修方式升級提供指導(dǎo)；
[0017](2)所述裝置和系統(tǒng)具有豐富的擴展性，在數(shù)字信號處理模塊中能夠根據(jù)外部需要方便地擴展出各種通信接口；
[0018](3)所述裝置和系統(tǒng)中的采用信號隔離模塊進行隔離，保證各模塊具有較強的抗干擾性能；
[0019](4)所述系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠程實時監(jiān)控。
【附圖說明】
[0020]圖1本發(fā)明中一個實施例中的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]在一個基礎(chǔ)的實施例中，提供了一種基于電磁信號的真空斷路器真空度監(jiān)測方法，所述方法通過將電磁信號與真空度建立對應(yīng)的關(guān)系，所述關(guān)系為一種區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)檢測到電磁信號從一個區(qū)間變化到另一個區(qū)間時，則認為被測真空斷路器的真空度發(fā)生變化。
[0022]在這個實施例中，介紹了一種檢測真空斷路器真空度發(fā)生變化的方法。在這個方法中，需要在應(yīng)用所述方法前，通過實驗的手段獲得電磁信號與真空度對應(yīng)的關(guān)系，這種對應(yīng)關(guān)系通常是一種區(qū)間對應(yīng)關(guān)系。比如:實驗時使用電磁傳感器檢測真空斷路器的電磁信號，所述電磁信號的檢測值會受電磁傳感器和真空斷路器之間的距離影響，因此需要將所述電磁傳感器和真空斷路器的相對位置固定，當(dāng)真空度在IX 10_5Pa?IX 10_4Pa之間時，所述電磁傳感器輸出一個檢測范圍。當(dāng)真空度發(fā)生變化不在lX10_5Pa?lX10_4Pa時，則電磁傳感器檢測的電磁信號的范圍也會發(fā)生相應(yīng)變化。通過監(jiān)測這種變化，即可監(jiān)測到被測真空斷路器的真空度發(fā)生了變化。
[0023]基于這個基礎(chǔ)實施例，可以根據(jù)需要將所檢測到的電磁信號轉(zhuǎn)換成方便觀察的其它信號對真空斷路器的真空度進行監(jiān)測。
[0024]在一個實施例中，將接收的電磁信號轉(zhuǎn)換成電壓信號來進行監(jiān)測，相應(yīng)的，通過判斷所述電壓信號從一個區(qū)間變化到另一個區(qū)間時，則認為被測真空斷路器的真空度發(fā)生變化。
[0025]在一個實施例中提供了一種基于所述方法設(shè)計的裝置，所述裝置包括電磁信號模塊、信號調(diào)理模塊、模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊、信號隔離模塊，數(shù)字信號處理模塊，其中:
[0026]所述電磁信號模塊包括電磁信號傳感器，所述電磁信號模塊將電磁信號傳感器檢測的電磁信號其轉(zhuǎn)化為電壓信號，并將所述電壓信號輸至信號調(diào)理模塊；
[0027]所述信號調(diào)理模塊包括運算放大器和阻容元件，所述運算放大器的放大倍數(shù)根據(jù)阻容元件的電阻選擇，所述信號調(diào)理模塊將所述運算放大器放大的電壓信號輸出至模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊；
[0028]所述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊包括14位精度以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出至信號隔離模塊；
[0029]所述信號隔離模塊包括數(shù)字隔離器，所述信號隔離模塊用于將模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號以隔離的形式輸出；
[0030]所述數(shù)字信號處理模塊通過對所述信號隔離模塊輸出的數(shù)字信號進行采集和FFT變換。
[0031]在所述裝置中，所述電磁信號模塊中通常包括一個電磁傳感器，所述電磁傳感器能夠接收滅弧室外部的電磁信號，然后將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸出至信號調(diào)理模塊。
[0032]優(yōu)選的，為了能夠檢測出真空度的微小變化，提高檢測精度，所述電磁信號模塊能夠檢測的電磁信號范圍為10Hz?600MHz。
[0033]優(yōu)選的，所述電磁信號模塊放置在盡可能靠近真空斷路器滅弧室處，但是要保證大于該真空斷路器電壓等級的絕緣距離，以免在真空斷路器與電磁信號模塊之間發(fā)生放電現(xiàn)象，同時還有保證能檢測出不同真空度下的電磁信號的變化。比如，1kV電壓的監(jiān)測最佳距離為125_。在其它實施例中，所述真空斷路器的真空度監(jiān)測中，所述電磁信號模塊的放置距離因為電壓等級不同而不同。
[0034]所述信號調(diào)理模塊包括運算放大器和阻容元件，所述運算放大器用于信號的放大，進一步的所述運算放大器的倍數(shù)需要根據(jù)配置的阻容元件的電阻選擇放大倍數(shù)。
[0035]所述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊使用14位精度以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，能夠檢測出真空度的微小變化，保證了檢測的精確度。在一個實施例中，述模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊包括24位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0036]為了使所述數(shù)字信號傳輸過程減少噪音干擾，所述裝置設(shè)計了信號隔離模塊，所述信號隔離模塊采用數(shù)字隔離器將信號以隔