真空灭弧室非接触真空度在线监测装置及其监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于真空度监测技术领域，涉及一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，本发明还涉及真空灭弧室非接触真空度在线监测方法。
【背景技术】
[0002]随着真空开关在中低压领域地得到了广泛应用，而真空度的检测已经成为绝大多数真空断路器状态检修的重要内容之一。实际上，真空度也是决定真空灭弧室开断性能的主要因素之一，为了实现电流的分断和灭弧，真空灭弧室内的压强应该不高于
1.33X10_2Pa，真空度的降低将直接影响真空断路器的开断性能。由于真空开关经过多年的使用，随着开断电流过程中触头材料产生气体的增多以及真空灭弧室本身微弱的泄漏会造成灭弧室内真空度的降低。我们需要找到一种操作方法简便、准确度高的方法来对其真空度状况进行评估。
[0003]在真空断路器的真空度监测技术领域中，广泛采用离线监测技术和在线监测技术。离线监测，需要断电对系统进行检测，因此对电力用户会产生一定影响；断电后，真空灭弧室室内状态与运行状态不一致，从而影响判断准确性。在线检测相对离线检测更具有实时性，它要求检测设备的安装、运行、信号采集都不影响断路器正常运行，是目前状态监测和故障诊断的主要手段。在线监测是国内新兴的真空检测手段，要求实时检测灭弧室真空度变化情况，其次在较少的电力系统动作的前提下具有较高的灵活性。基于灭弧室内粒子局部放电原理的电磁波检测法，通过监测真空灭弧室内粒子局部放电来分析真空灭弧室真空度的变化趋势。对信号进行及时、全面地综合分析判断，积累大量的数据以发现和捕捉导常现象、确保真空断路器正常运行。这是运维人员十分关心的问题，是智能化高压电网的发展方向。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，既能实现在线监测又很好的解决【背景技术】中提到实际监测过程中的问题。
[0005]本发明的另一目的是提供一种真空灭弧室非接触真空度在线监测方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是，一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，包括扫频信号源，扫频信号源与功率分配器连接，功率分配器输出连接两路，一路由发射天线、待测真空灭弧室、接收天线传感器、探测器与网络分析仪连接，功率分配器输出的另一路依次连接探测器、网络分析仪，网络分析仪与数据采集分析处理单元连接。
[0007]本发明所采用的另一种技术方案是，一种真空灭弧室非接触真空度在线监测方法，包括主动在线检测与被在线检测，主动在线检测包括以下步骤:利用微波信号从扫频信号源输出，经功率分配器后成为两路信号，一路直接经探测器输入网络分析仪，另一路经发射天线辐射出去，辐射信号在待测真空灭弧室内产生反射、透射、损耗信号由探测器输入网络分析仪另一个通道，利用计算机总线技术，数据采集分析处理单元对网络分析仪上的两路数据进行时实采集，再对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而间接得到真空灭弧室内真空情况；被动在线检测包括以下步骤:直接利用接收天线传感器接收待测真空灭弧室内的局部放电，再经过数据采集分析处理单元对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而间接得到真空灭弧室内真空情况。
[0008]本发明的有益效果是，真空断路器在运行过程中真空灭弧室内真空度会逐步下降，真空泄漏到一定程度，灭弧室内存在高压气体放电现象，并伴有各种物理、电磁信号产生。由于真空断路器复杂的密封结构也不允许用户以常规手段检修。利用微波检测技术实现真空度在线监测已经成为一次设备状态检修领域的重要手段之一。基于真空断路器工作原理和现实需求，利用微波检测技术的优势，考虑到实际中高压电网运行过程中，真空断路器的真空泄漏过程极为缓慢。本发明的在线测量装置，在微波扫频信号源发生器作用下，利用电磁波通过物质时，会发生反射、透射、吸收等特性来实时监测真空灭弧室内的真空度。很好的解决了因被动检测通过天线传感装置接受真空灭弧室局部放电产生的微弱电磁信号来判断真空灭绝室内的真空度泄漏过程缓慢的问题。具有真空在线检测的真空灭弧室，能同时实现真空灭弧室在线主动检测和真空灭弧室内真空度的被动在线检测。克服了传统离线检测的缺陷，同时也减少测量过程误差和实际工作环境误差。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的在线监测装置结构示意图。
[0010]图中，1、扫频信号源；2、功率分配器；3、发射天线；4、待测真空灭弧室；5、接收天线传感器；6、探测器；7、网络分析仪；8、数据采集分析处理单元。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0012]一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，结构如图1所示，包括扫频信号源1，扫频信号源I与功率分配器2连接，功率分配器2输出连接两路，一路由发射天线3、待测真空灭弧室4、接收天线传感器5、探测器6与网络分析仪7连接，功率分配器2输出的另一路依次连接探测器6、网络分析仪7，网络分析仪7与数据采集分析处理单元8连接。
[0013]一种真空灭弧室非接触真空度在线监测方法，包括主动在线检测与被在线检测。
[0014]主动在线检测:利用微波信号从扫频信号源I输出，经功率分配器2后成为两路信号，一路直接经探测器6输入网络分析仪7，另一路经发射天线3辐射出去，辐射信号在待测真空灭弧室4内产生反射、透射、损耗等信号由探测器6输入网络分析仪7另一个通道，利用计算机总线技术，数据采集分析处理单元8对网络分析仪7上的两路数据进行时实采集，再对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而可以间接得到真空灭弧室内真空情况。
[0015]被动在线检测:直接利用接收天线传感器5接收待测真空灭弧室4内的局部放电，再经过数据采集分析处理单元8对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而可以间接得到真空灭弧室内真空情况。
[0016]由于真空灭弧室外壳一般由陶瓷或玻璃等无机绝缘材料制成，呈圆筒状，两端用金属盖板封接组成的一个密闭容器，内部有一对锄头，动静触头固定在静导电杆上，动触头固定在动导电杆上，内部高压环境内充满绝缘气体。该方法在于能够不影响真空灭弧室正常工作前提下，测量放电的离子电流获得真空度，实现真空度非接触电磁检测。
[0017]发射天线3选择反射功率较小的频率点进行设计，接收天线传感器采用一种平面微带传感天线，而滤波放大、信号处理单元主要是为了实现对目标数据的采集。
[0018]接收天线传感器5用于检测接收透过待测真空灭弧室4内粒子局部放电产生的微弱的电磁波信号，分析接收到的局部放电信号与原始的时域信号，可获得二个基本参数:放电相位(即放电脉冲所处工频电压的相位)、放电的频率。
[0019]数据采集分析处理单元8根据信号频谱特性提取有效信号，再对接收到的信号进行相应的放大滤波、及信号处理后与原始信号进行对比。这里主要采用现有计算机软件技术对接收到的微弱信号进行滤波、时频分析、对比分析等。
【主权项】
1.一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，其特征在于，包括扫频信号源(I)，扫频信号源(I)与功率分配器(2)连接，功率分配器(2)输出连接两路，一路由发射天线(3)、待测真空灭弧室(4)、接收天线传感器(5)、探测器(6)与网络分析仪(7)连接，功率分配器(2)输出的另一路依次连接探测器￠)、网络分析仪(7)，网络分析仪(7)与数据采集分析处理单元⑶连接。2.根据权利要求1所述的一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置，其特征在于，所述接收天线传感器(5)采用平面微带传感天线。3.—种真空灭弧室非接触真空度在线监测方法，其特征在于，包括主动在线检测与被在线检测， 主动在线检测包括以下步骤:利用微波信号从扫频信号源(I)输出，经功率分配器(2)后成为两路信号，一路直接经探测器(6)输入网络分析仪(7)，另一路经发射天线(3)辐射出去，辐射信号在待测真空灭弧室(4)内产生反射、透射、损耗信号由探测器(6)输入网络分析仪(7)另一个通道，利用计算机总线技术，数据采集分析处理单元(8)对网络分析仪(7)上的两路数据进行时实采集，再对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而间接得到真空灭弧室内真空情况； 被动在线检测包括以下步骤:直接利用接收天线传感器(5)接收待测真空灭弧室(4)内的局部放电，再经过数据采集分析处理单元(8)对采集到的数据进行放大、滤波、对比处理，从而间接得到真空灭弧室内真空情况。
【专利摘要】本发明公开了一种真空灭弧室非接触真空度在线监测装置及其方法，包括扫频信号源，扫频信号源与功率分配器连接，功率分配器输出连接两路，一路由发射天线、待测真空灭弧室、接收天线传感器、探测器与网络分析仪连接，功率分配器输出的另一路依次连接探测器、网络分析仪，网络分析仪与数据采集分析处理单元连接。能同时实现真空灭弧室在线主动检测和真空灭弧室内真空度的被动在线检测。克服了传统离线检测的缺陷，同时也减少测量过程误差和实际工作环境误差。
【IPC分类】H01H33/668
【公开号】CN104882329
【申请号】CN201510263264
【发明人】王彬, 蒙林, 李海龙, 袁学松, 殷勇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月21日