基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统的制作方法

本发明属于真空度检验技术领域，特别涉及一种基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统。

背景技术：

真空是指气体稀薄的空间，绝对压强低于正常大气压强的状态都可称为真空状态。根据真空压力范围的不同，我国将真空度分为粗真空、低真空、高真空、超高真空、极高真空五个区域。真空断路器的压强在1.01×10^-2Pa～1.33×10^-5Pa之间，属于高真空度的区域。随着灭弧室的真空度降低，高压真空断路器的开断能力不断下降，若超过一定阈值，高压真空断路器的开断能力丧失，将导致不能开断额定或故障电流，严重威胁电力系统的安全。高压真空断路器灭弧室真空度检测分为离线检测和在线检测两种，在线检测对环境要求高，受技术水平限制检测结果的可靠性和稳定性低。目前，离线检测主要有火花计法和泄漏电流法，只能定性判断，检测精度低、可靠性差。

技术实现要素：

发明目的:

本发明提供一种基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案:

一种基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统，该系统包括微处理系统、电场高压产生模块、磁场线圈、第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一IGBT驱动模块、第二IGBT驱动模块、灭弧室、磁场电容电压检测模块、电场高压驱动模块、电流检测模块、控制面板、显示屏、显示驱动单元、数据存储模块、通信模块、打印机和电容充电模块，其中电场高压产生模块的控制端与电场高压驱动模块的信号输出端相连接，电场高压产生模块的输出端经过电场高压驱动模块与灭弧室的动静触头相连接，电场高压驱动模块的控制端与微处理系统的信号输出端相连接，电场高压驱动模块的信号输入端与微处理系统的信号输出端相连接，磁场线圈的两端经过第一IGBT模块与磁场电容的正负端相连接，电压检测模块的测量端与磁场电容的正负端相连接，电压检测模块的信号输出端与微处理系统的信号输入端相连接，第二IGBT驱动模块的正负端经过IGBT模块与电容充电模块的正负端相连接，IGBT驱动模块的信号输出端与第一IGBT模块控制信号输入端相连接，IGBT驱动模块的信号输出端与第二IGBT模块的控制信号输入端相连接，第一IGBT驱动模块、第二IGBT驱动模块的信号输入端分别与微处理系统的信号输出端相连接，电流检测模块的测量端与灭弧室相连接，电流检测模块的信号输出端与微处理系统的信号输入端相连接，控制面板的信号输出端与微处理系统的信号输入端相连接，显示屏的信号输入端经过显示驱动单元与微处理系统的信号输出端相连接，数据存储模块的信号输入端与微处理系统的信号输出端相连接，打印机的信号输入端经过通信单元与微处理系统的信号输出端相连接，电容充电模块连接磁场电容。

磁场线圈通过固定架设置在灭弧室外侧，固定架包括支撑盒、上V形支撑卡、下V形支撑卡和调整螺杆；在支撑盒的两端设置有限位滑道，限位滑道为沿支撑盒长度方向设置的条形滑道；

上V形支撑卡包括上卡臂和上随动臂，上卡臂和上随动臂通过扭簧连接形成V形结构；下V形支撑卡包括下卡臂和下随动臂，下卡臂和下随动臂通过另一个扭簧连接形成V形结构； 两个扭簧均套在移动滚筒上，移动滚筒的中心设置有滚动轴，滚动轴的两端伸进限位滑道内并在使用时沿限位滑道移动；

上随动臂与下随动臂通过活动轴活动连接，活动轴连接带有螺纹的拉动杆，拉动杆沿与限位滑道垂直的方向穿过支撑盒并通过螺纹与支撑盒螺纹配合；

在上卡臂的前部设置有用于在垂直方向压住传感器的垂直固定压片；

在上卡臂上沿上卡臂长度方向上一次设置有多个供垂直固定压片的立杆插入的限位槽。

该方法在高压真空断路器灭弧室处于开断状态时，在动静触头之间通过电场高压产生模块施加脉冲电场高压，同时将磁场线圈置于灭弧室外侧，向磁场线圈通以大电流，从而在灭弧室内将产生与高压同步的脉冲磁场，在脉冲强磁场与强电场的作用下，灭弧室中的带电离子作螺旋运动，并与残余气体分子发生碰撞电离，所产生的离子电流与残余气体密度即真空度成比例关系。

该方法中控制系统上电后，由控制面板向微处理系统发送检测指令，微处理系统发送控制指令给磁场电容充电，通过电压检测模块检测磁场电容的电压并反馈给微处理系统，微处理系统将检测的电压值预设值进行对比，在达到预定值时发送停止指令，停止对磁场电容进行充电，微处理系统发送控制指令控制电场高压产生模块和磁场线圈分别输出高压脉冲及强电场，是灭弧室处于强电场、强磁场共同作用下，灭弧室开始放电，产生的离子电流经过电流检测模块发送给微处理系统，微处理系统经过计算得到高压真空断路器灭弧室真空度值，在显示屏上显示，同时通过数据存储模块和打印机对数据进行存储和打印。

优点效果: 本发明提供一种基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统，其利用磁放电理论实现真空度的准确检测，与火花计法和泄漏电流法相比较具有检测精度高、可靠性好、稳定性等优点，同时利用数据存储模块实现真空度数据的长期存储，为后续真空度状态评估技术发展奠定基础。

附图说明：

图1基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统连接图；

图2为固定架的结构示意图；

图3为图2的A部放大图。

1、微处理系统；2、电场高压产生模块；3、磁场线圈； 4、IGBT模块； 5、IGBT模块；6、 IGBT驱动模块；7、 IGBT驱动模块；8、灭弧室；9、磁场电容；10、电压检测模块；11、电场高压驱动模块；12、电流检测模块；13、控制面板；14、显示屏；15、显示驱动单元；16、数据存储模块；17、通信模块；18、打印机；19、电容充电模块。

具体实施方式：

本发明提供一种基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统，该系统包括微处理系统1、电场高压产生模块2、磁场线圈3、第一IGBT模块4、第二IGBT模块5、第一IGBT驱动模块6、第二IGBT驱动模块7、灭弧室8、磁场电容9电压检测模块10、电场高压驱动模块11、电流检测模块12、控制面板13、显示屏14、显示驱动单元15、数据存储模块16、通信模块17、打印机18和电容充电模块19，其中电场高压产生模块2的控制端与电场高压驱动模块11的信号输出端相连接，电场高压产生模块2的输出端经过电场高压驱动模块11与灭弧室8的动静触头相连接，电场高压驱动模块11的控制端与微处理系统1的信号输出端相连接，电场高压驱动模块11的信号输入端与微处理系统1的信号输出端相连接，磁场线圈3的两端经过第一IGBT模块4与磁场电容9的正负端相连接，电压检测模块10的测量端与磁场电容9的正负端相连接，电压检测模块10的信号输出端与微处理系统1的信号输入端相连接，第二IGBT驱动模块7的正负端经过IGBT模块5与电容充电模块19的正负端相连接，IGBT驱动模块6的信号输出端与第一IGBT模块4控制信号输入端相连接，IGBT驱动模块7的信号输出端与第二IGBT模块5的控制信号输入端相连接，第一IGBT驱动模块6、第二IGBT驱动模块7的信号输入端分别与微处理系统1的信号输出端相连接，电流检测模块12的测量端与灭弧室8相连接，电流检测模块12的信号输出端与微处理系统1的信号输入端相连接，控制面板13的信号输出端与微处理系统1的信号输入端相连接，显示屏14的信号输入端经过显示驱动单元15与微处理系统1的信号输出端相连接，数据存储模块16的信号输入端与微处理系统1的信号输出端相连接，打印机18的信号输入端经过通信单元17与微处理系统1的信号输出端相连接，电容充电模块19连接磁场电容9。

磁场线圈3通过固定架设置在灭弧室8外侧，固定架包括支撑盒111）、上V形支撑卡、下V形支撑卡和调整螺杆888；在支撑盒111的两端设置有限位滑道666，限位滑道666为沿支撑盒111长度方向设置的条形滑道；

上V形支撑卡包括上卡臂333和上随动臂333-1，上卡臂333和上随动臂333-1通过扭簧连接形成V形结构；下V形支撑卡包括下卡臂222和下随动臂222-1，下卡臂222和下随动臂222-1通过另一个扭簧444连接形成V形结构； 两个扭簧均套在移动滚筒上，移动滚筒的中心设置有滚动轴555，滚动轴555的两端伸进限位滑道666内并在使用时沿限位滑道666移动；

上随动臂333-1与下随动臂222-1通过活动轴777活动连接，活动轴777连接带有螺纹999的拉动杆888，拉动杆888沿与限位滑道666垂直的方向穿过支撑盒111并通过螺纹999与支撑盒111螺纹配合；

在上卡臂333的前部设置有用于在垂直方向压住传感器的垂直固定压片000；

在上卡臂333上沿上卡臂长度方向上一次设置有多个供垂直固定压片000的立杆插入的限位槽001。

该固定架使用时，将拉动杆888向内旋拧（也就是图中的右上方向），使得上卡臂333与下卡臂222之间向外张开，然后将上卡臂333与下卡臂222分别置于被测装置的上表面和下表面，将传感器置于垂直固定压片000底部，然后反向旋拧动杆888，使得上卡臂333与下卡臂222之间向内收拢并逐渐夹紧被测物，使得传感器与被测物紧密接触完成操作，卸下或更换传感器时重复旋拧拉动杆888的动作即可。

而多个限位槽001排列，可以调整垂直固定压片000的位置，使其具有更好的适应性，可以根据不同的状况进行位置调整。

基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统工作原理：在高压真空断路器灭弧室8处于开断状态时，在动静触头之间通过电场高压产生模块2施加脉冲电场高压，同时将磁场线圈3置于灭弧室8外侧，向磁场线圈8通以大电流，从而在灭弧室8内将产生与高压同步的脉冲磁场。在脉冲强磁场与强电场的作用下，灭弧室8中的带电离子作螺旋运动，并与残余气体分子发生碰撞电离，所产生的离子电流与残余气体密度即真空度成比例关系。

基于磁控放电理论高压真空断路器灭弧室真空度检测系统工作过程：控制系统上电后，由控制面板13向微处理系统1发送检测指令，微处理系统1发送控制指令给磁场电容9充电，通过电压检测模块10检测磁场电容9的电压并反馈给微处理系统1，微处理系统1将检测的电压值预设值进行对比，在达到预定值时发送停止指令，停止对磁场电容9进行充电。微处理系统1发送控制指令控制电场高压产生模块2和磁场线圈3分别输出高压脉冲及强电场，是灭弧室8处于强电场、强磁场共同作用下，灭弧室8开始放电，产生的离子电流经过电流检测模块12发送给微处理系统1，微处理系统1经过计算得到高压真空断路器灭弧室8真空度值，在显示屏14上显示，同时通过数据存储模块16和打印机18对数据进行存储和打印。