真空灭弧室真空度在线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种真空度在线测量装置，尤其是一种基于禪合电容法、具有温 度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置。
【背景技术】
[0002] 真空开关是采用高真空作为灭弧和绝缘介质，其基本结构是有真空灭弧室，在真 空灭弧室内有动触头、静触头及屏蔽罩，动触头外套有波纹管，在真空灭弧室外有绝缘固 封，与静触头相接有进线端，与动触头相接有出线端。使用时，通过进线端和出线端将真空 开关串接于设备导线中，当设备出现故障时，控制信号则控制操动机构，使动触头和静触头 有效分离，并W两者之间的真空间隙实现绝缘。真空灭弧室的真空度是关乎开断能力和绝 缘水平的重要参量，当真空度低于1 33 X10 戶口时，真空灭弧室将失去其所应用电压 等级的绝缘和开断能力，因此，对真空灭弧室真空度的在线监测具有重要意义。
[0003] 目前，真空度在线测量常用的方法有禪合电容法、电光变换法、微型冷阴极磁控计 法和自闭力法。禪合电容法是在真空灭弧室的绝缘固封外设置屏蔽盒，屏蔽盒内置有由感 应电极板及高精度电容构成的禪合电容传感器(感应电极板是导电性良好、厚度1mm左右 的铜板，高精度电容根据不同型号的真空灭弧室取值不同，一般在lOOOpF~5000pF之间)，设 C1表示真空灭弧室触头与屏蔽罩之间的等效电容；C2是屏蔽罩与感应电极板之间的等效 电容；C3是采样电容（即禪合电容传感器中的高精度电容)，由于屏蔽罩电位随着真空度的 变化而变化，因此串联的C1、C2和C3构成禪合电容测量方法的原理，即由电容分压得到屏 蔽罩电位该一变化值。通过监测屏蔽罩电位进而获得真空灭弧室内真空度，具有成本低、实 现简单等优点。但是，在实际应用中，屏蔽罩电位会受到电网电压波动及环境温度变化等影 响，导致所监测的真空度准确度低、可靠性差，仅能测量lOpa数量级的真空度，无法满足真 空灭弧室真空度高精度在线监测的要求。
【发明内容】
[0004] 本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于禪合电容 法、具有温度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置。
[0005] 本实用新型的技术解决方案是：一种真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏 蔽盒中的禪合电容传感器，其特征在于：所述屏蔽盒内还设有温度传感器，所述禪合电容传 感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通 过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述 电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与 单片机相接。
[0006] 本实用新型采用母线电压和温度补偿，同时采用数据处理得到的谐波值作为辅助 措施，增加了真空度在线监测的可靠性，保证了测量的准确性，便于实时准确判断真空灭弧 室的寿命。可在拐点阶段给出准确的测量结果并报警，极大的保证了系统的安全运行。
【附图说明】
[0007] 图1是本实用新型实施例的结构示意图。
[000引图2是本实用新型实施例的电路原理框图。
【具体实施方式】
[0009] 如图1、图2所示；如现有技术，有置于屏蔽盒1中的禪合电容传感器，与现有技术 所不同的是在屏蔽盒1内还设有温度传感器；禪合电容传感器依次通过信号调理模块A、移 相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模 块，单片机的输出与显示器及无线通信模块相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通 过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；温度传感器与单片机相接。
[0010] 信号调理电路A亦可固封在屏蔽盒1中，其他器件可安装在另一壳体中。电压传 感器是传统的电容分压器或电压互感器，用于测量系统电压。
[0011] 测量时，同现有技术一样，将屏蔽盒安装在真空灭弧室的绝缘固封外中侧。
[0012] 工作原理；
[0013] 标定；
[0014] 禪合电容传感器获取的禪合电容分压信号通过信号调理模块A、移相模块A后送 至差分放大模块；电压传感器获取的系统工作电压信号通过信号调理模块B、移相模块B送 至差分放大模块。主要实现对禪合电容分压信号和工作电压进行移相调幅，同时可利用差 分放大模块和自动调零模块首先实现在真空灭弧室真空度为1 X lO^pa的情况下幅值相同 相位相同，进而差分放大模块输出为零，W便实现在真空度不同情况下的差值对应的真空 度进行标定。由于真空断路器在预放电阶段系统电压谐波含量会明显升高，因此采用谐波 含量作为辅助标定手段。单片机对由差分放大模块输入的信号进行数据处理，得到其峰值、 有效值，同时利用傅里叶变换测得3、5和7次谐波值。可通过真空计测量并记录相对应的 真空度，从而得到一条真空度与数据处理之后信号的关系曲线。同时应在不同的室温下进 行实验，W得到温度对实验结果的影响。
[0015] 该样通过信号处理模块消除了真空灭弧室工作电压的干扰，通过软件处理增加了 温度补偿和频谱分析，得到准确的真空度在线监测标定曲线。
[0016] 测量；
[0017] 禪合电容传感器获取的禪合电容分压信号通过信号调理模块A、移相模块A ;电压 传感器获取的系统工作电压信号通过信号调理模块B、移相模块B ;实现禪合电容传感器输 出信号与真空灭弧室工作电压的相位相同，然后利用差分放大模块实现同相位的两个信号 差值放大，由于在两个信号做差值比较前，两个信号幅值相近、相位相同，可W消除真空灭 弧室工作电压的干扰。差分放大模块将所得到差值送至单片机，温度传感器的检测的温度 信号也送至单片机，与标定值进行比较，即可获得真空灭弧室准确的真空度，并在显示器上 显示。无线通信模块采用TC35T通信模块实现灭弧室真空度的远程通信，便于远程上位机 监控软件的状态检测和手机查询等功能的扩展。
【主权项】
1. 一种真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏蔽盒（1)中的耦合电容传感器，其 特征在于：所述屏蔽盒（1)内还设有温度传感器，所述耦合电容传感器依次通过信号调理 模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至 差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信 号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与单片机相接。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于耦合电容法、具有温度及电压补偿、准确度高的真空灭弧室真空度在线监测装置，有置于屏蔽盒（1）中的耦合电容传感器，所述屏蔽盒（1）内还设有温度传感器，所述耦合电容传感器依次通过信号调理模块A、移相模块A、差分放大模块与单片机相接，单片机的输出通过自动调零模块反馈至差分放大模块，单片机的输出与显示器相接；设有电压传感器，所述电压传感器依次通过信号调理模块B、移相模块B与差分放大模块相接；所述温度传感器与单片机相接。
【IPC分类】H01H33-668
【公开号】CN204360999
【申请号】CN201420695172
【发明人】廖敏夫, 王会珍, 葛国伟, 段雄英, 邹积岩
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月19日