大電流真空斷路器健康度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

1、大電流真空斷路器健康度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究大電流真空斷路器健康度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究Contents研究背景研究背景1.2.真空度在線監(jiān)測實現(xiàn)方法真空度在線監(jiān)測實現(xiàn)方法3.真空斷路器在線監(jiān)測設備實例真空斷路器在線監(jiān)測設備實例4.主要技術(shù)內(nèi)容主要技術(shù)內(nèi)容 真空斷路器在線監(jiān)測的背景真空斷路器在線監(jiān)測的背景v 90年代，美國、日本開始研究斷年代，美國、日本開始研究斷路器的在線監(jiān)測，美國學者率先路器的在線監(jiān)測，美國學者率先給斷路器壽命與開斷電流的關系給斷路器壽命與開斷電流的關系，提出，提出“滅弧觸頭電壽命滅弧觸頭電壽命”的概的概念，念，“全工況跳合閘完整性監(jiān)視全工況跳合閘完整性監(jiān)視”的概念也是同期提出的，

2、此時的概念也是同期提出的，此時的研究工作主要是圍繞著斷路器的研究工作主要是圍繞著斷路器的狀態(tài)檢修進行的。的狀態(tài)檢修進行的。v 隨著研究的深入，美國日本都先隨著研究的深入，美國日本都先后生產(chǎn)了自己的斷路器在線監(jiān)測后生產(chǎn)了自己的斷路器在線監(jiān)測裝置，不過都存在著只能對其中裝置，不過都存在著只能對其中的一個或幾個狀態(tài)進行檢測的問的一個或幾個狀態(tài)進行檢測的問題，檢測結(jié)果的實用性和部分項題，檢測結(jié)果的實用性和部分項目的檢測手段仍然很不理想。目的檢測手段仍然很不理想。v現(xiàn)在有一些真空在線監(jiān)測設施已投現(xiàn)在有一些真空在線監(jiān)測設施已投入測試運行，但由于惡劣的電磁環(huán)境入測試運行，但由于惡劣的電磁環(huán)境和昂貴的傳感器成

3、本，且監(jiān)測設備測和昂貴的傳感器成本，且監(jiān)測設備測量的靈敏度、精確度和可信度很難滿量的靈敏度、精確度和可信度很難滿足現(xiàn)場實際要求。足現(xiàn)場實際要求。一、研究背景一、研究背景主要技術(shù)內(nèi)容主要技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)內(nèi)容二、主要技術(shù)內(nèi)容v 對真空斷路器健康度特性進行研究，其研究內(nèi)容包括：對真空斷路器健康度特性進行研究，其研究內(nèi)容包括： v (1) 機械性能在線監(jiān)測研究機械性能在線監(jiān)測研究v (2) 觸頭電磨損在線監(jiān)測研究觸頭電磨損在線監(jiān)測研究v (3) 真空度在線監(jiān)測研究真空度在線監(jiān)測研究v (4) 真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計v (5) 真空斷路器健康度在線監(jiān)

4、測軟件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)設計機械性能在線監(jiān)測機械性能在線監(jiān)測（1）機械性能在線監(jiān)測研究）機械性能在線監(jiān)測研究v 國際大電網(wǎng)會議對斷路器可靠性所做的兩次世界范圍的國際大電網(wǎng)會議對斷路器可靠性所做的兩次世界范圍的調(diào)查，以及我國電力科學院對高壓開關事故的統(tǒng)計分析調(diào)查，以及我國電力科學院對高壓開關事故的統(tǒng)計分析均表明均表明: :斷路器大多數(shù)故障斷路器大多數(shù)故障( (主要故障的主要故障的70%70%和次要故障和次要故障的的86%)86%)是發(fā)生在機械機構(gòu)，主要涉及操動機構(gòu)、監(jiān)視裝是發(fā)生在機械機構(gòu)，主要涉及操動機構(gòu)、監(jiān)視裝置和輔助裝置等。真空斷路器的可靠性很大程度上取決置和輔助裝置等

5、。真空斷路器的可靠性很大程度上取決于其機械操縱機構(gòu)的可靠性。于其機械操縱機構(gòu)的可靠性。機械性能在線監(jiān)測機械性能在線監(jiān)測v 主要機械性能參數(shù)主要機械性能參數(shù)v 真空斷路器的機械特性主要包括真空斷路器的機械特性主要包括:分分(合合)閘時間、觸頭閘時間、觸頭行程、開距、超行程、分行程、開距、超行程、分(合合)閘不同期、分閘不同期、分(合合)閘平均閘平均速度、剛分速度、剛分(合合)速度、分速度、分(合合)閘最大速度、觸頭合閘彈閘最大速度、觸頭合閘彈跳時間、觸頭分閘反彈幅值等。跳時間、觸頭分閘反彈幅值等。v 真空斷路器的機械特性參數(shù)是保證斷路器正常工作的重真空斷路器的機械特性參數(shù)是保證斷路器正常工作的重

6、要依據(jù)，從真空斷路器動觸頭的行程一時間曲線、分要依據(jù)，從真空斷路器動觸頭的行程一時間曲線、分(合合)閘線圈電流一時間曲線以及結(jié)合剛合、剛分位置信閘線圈電流一時間曲線以及結(jié)合剛合、剛分位置信號可以確定機械特性參數(shù)。號可以確定機械特性參數(shù)。v 真空斷路器機械特性的監(jiān)測主要反映在對動觸頭行程特真空斷路器機械特性的監(jiān)測主要反映在對動觸頭行程特性、分性、分(合合)閘線圈電流的監(jiān)測。閘線圈電流的監(jiān)測。機械性能在線監(jiān)測機械性能在線監(jiān)測傳感器的選擇傳感器的選擇(1) 分、合閘線圈電流信號檢測分、合閘線圈電流信號檢測v 分、合閘線圈電流信號既有直流信號，又有交流信號，分、合閘線圈電流信號既有直流信號，又有交流信

7、號，而且測量要求實時性很高，因此，選用近幾年應用廣泛而且測量要求實時性很高，因此，選用近幾年應用廣泛的磁平衡式霍爾電流傳感器作為分、合閘線圈電流信號的磁平衡式霍爾電流傳感器作為分、合閘線圈電流信號的在線監(jiān)測器件，其精度高，線性度、動態(tài)特性和電氣的在線監(jiān)測器件，其精度高，線性度、動態(tài)特性和電氣性能好，工作頻帶寬，而且體積小，分、合閘線圈回路性能好，工作頻帶寬，而且體積小，分、合閘線圈回路穿心而過，不會對穿心而過，不會對 VCB 的主系統(tǒng)的正常運行造成影響的主系統(tǒng)的正常運行造成影響。(2) 動觸頭行程信號的監(jiān)測動觸頭行程信號的監(jiān)測v 目前，國內(nèi)在線型監(jiān)測采集速度行程信號主要有以下目前，國內(nèi)在線型監(jiān)

8、測采集速度行程信號主要有以下 2 種方法種方法: 采用位移傳感器測量動態(tài)位移量采用位移傳感器測量動態(tài)位移量; 靠測量靠測量合、分操作過程中機械振動波來分析高壓斷路器操作機合、分操作過程中機械振動波來分析高壓斷路器操作機構(gòu)性能。對于不同結(jié)構(gòu)及不同等級的構(gòu)性能。對于不同結(jié)構(gòu)及不同等級的VCB，兩種方法，兩種方法各有優(yōu)、缺點。各有優(yōu)、缺點。觸頭電磨損在線監(jiān)測研究觸頭電磨損在線監(jiān)測研究（2） 觸頭電磨損在線監(jiān)測研究觸頭電磨損在線監(jiān)測研究 與上個項目類似與上個項目類似v 觸頭的磨損量以觸頭重量的減少表示，常以每庫侖多少觸頭的磨損量以觸頭重量的減少表示，常以每庫侖多少克的損失量克的損失量(g/q)來表示觸

9、頭耐電侵蝕的性能。來表示觸頭耐電侵蝕的性能。v 在觸頭電磨損的監(jiān)測方面，以往對電磨損的監(jiān)測是以記在觸頭電磨損的監(jiān)測方面，以往對電磨損的監(jiān)測是以記錄累計開斷電流或累計電弧能量為依據(jù)的。事實上，同錄累計開斷電流或累計電弧能量為依據(jù)的。事實上，同一斷路器在同樣的外部條件下先后兩次開斷同樣大小的一斷路器在同樣的外部條件下先后兩次開斷同樣大小的電流值，其燒損程度也不可能相同，而且，開斷電流相電流值，其燒損程度也不可能相同，而且，開斷電流相差很大時，斷路器觸頭的燒損機理不同，燒損相差更大差很大時，斷路器觸頭的燒損機理不同，燒損相差更大。因此，用累計開斷電流來判斷觸頭燒損量是不夠的。因此，用累計開斷電流來判

10、斷觸頭燒損量是不夠的;另外電磨損雖然取決于電弧能量，但還與觸頭分斷速度另外電磨損雖然取決于電弧能量，但還與觸頭分斷速度等有關，且電磨損與電弧能量沒有比例關系。因此要對等有關，且電磨損與電弧能量沒有比例關系。因此要對斷路器觸頭電磨損、電壽命監(jiān)測作進一步研究。斷路器觸頭電磨損、電壽命監(jiān)測作進一步研究。觸頭電磨損在線監(jiān)測研究觸頭電磨損在線監(jiān)測研究v 有文獻提出采用觸頭累積磨損量作為判斷電壽命依據(jù)的有文獻提出采用觸頭累積磨損量作為判斷電壽命依據(jù)的斷路器觸頭電壽命監(jiān)測和診斷方法。斷路器觸頭電壽命監(jiān)測和診斷方法。v 設額定短路開斷電流下單次開斷的絕對電磨損為設額定短路開斷電流下單次開斷的絕對電磨損為M，對

11、，對應的允許開斷次數(shù)為應的允許開斷次數(shù)為N，從統(tǒng)計平均和累計效應，可認，從統(tǒng)計平均和累計效應，可認為該斷路器的允許磨損總量為為該斷路器的允許磨損總量為MN，則每次額定短路開，則每次額定短路開斷電流開斷時的相對磨損為斷電流開斷時的相對磨損為1/N (定義為定義為QM) ?；蛘摺；蛘哒f定義一臺全新的斷路器的觸頭允許磨損總量為說定義一臺全新的斷路器的觸頭允許磨損總量為100%，即其相對電壽命為，即其相對電壽命為100%，然后根據(jù)不同斷，然后根據(jù)不同斷路器的路器的N-Ib曲線可求得任意大小開斷電流幾對應的等曲線可求得任意大小開斷電流幾對應的等效開斷次數(shù)，則其對應的單次開斷的相對電磨損為效開斷次數(shù)，則其

12、對應的單次開斷的相對電磨損為1/N1(定義為定義為Qm)，對應的單次開斷的絕對電磨損為，對應的單次開斷的絕對電磨損為m。觸頭電磨損在線監(jiān)測研究觸頭電磨損在線監(jiān)測研究在線監(jiān)測真空度的重要意義在線監(jiān)測真空度的重要意義（3）真空度在線監(jiān)測研究）真空度在線監(jiān)測研究v 真空斷路器的核心是真空滅弧室，真空度是真空滅弧室內(nèi)的重要真空斷路器的核心是真空滅弧室，真空度是真空滅弧室內(nèi)的重要參數(shù)之一。真空度低劣的真空滅弧室不能開斷短路電流，甚至不參數(shù)之一。真空度低劣的真空滅弧室不能開斷短路電流，甚至不能開斷負荷電流。能開斷負荷電流。v 盡管現(xiàn)代電真空技術(shù)已能保證它們有盡管現(xiàn)代電真空技術(shù)已能保證它們有10年乃至年乃至

13、20年的真空壽命，年的真空壽命，但真空狀況不能像但真空狀況不能像SF6或油介質(zhì)那樣在運行中可直接進行檢漏?；蛴徒橘|(zhì)那樣在運行中可直接進行檢漏。故人們不僅希望在滅弧室出廠前能準確地測出其真空度，算出真故人們不僅希望在滅弧室出廠前能準確地測出其真空度，算出真空壽命，而且還希望能在使用過程中實現(xiàn)真空度的現(xiàn)場測試和在空壽命，而且還希望能在使用過程中實現(xiàn)真空度的現(xiàn)場測試和在線檢測。線檢測。v 為了在電力部門推廣從定期維修制過渡到更合理的狀態(tài)維修制，為了在電力部門推廣從定期維修制過渡到更合理的狀態(tài)維修制，就必須革新在線檢測及診斷技術(shù)。這就意味著要在不改動斷路器就必須革新在線檢測及診斷技術(shù)。這就意味著要在不

14、改動斷路器主體結(jié)構(gòu)以及運行狀態(tài)的前提下隨時監(jiān)測其真空度的變化。主體結(jié)構(gòu)以及運行狀態(tài)的前提下隨時監(jiān)測其真空度的變化。v 目前國內(nèi)外還沒有研究得出一種公認的特別實用的斷路器真空度目前國內(nèi)外還沒有研究得出一種公認的特別實用的斷路器真空度在線檢測方法和設備，故開展這方面的試驗和機理研究具有重要在線檢測方法和設備，故開展這方面的試驗和機理研究具有重要意義。意義。滅弧室的基本構(gòu)造滅弧室的基本構(gòu)造滅弧室的基本構(gòu)造滅弧室的基本構(gòu)造真空度的在線監(jiān)測方法真空度的在線監(jiān)測方法三、真空度在線監(jiān)測方法：三、真空度在線監(jiān)測方法：v 超聲波法：當真空度惡化到一定程度時，會發(fā)生電極對屏蔽罩放超聲波法：當真空度惡化到一定程度時

15、，會發(fā)生電極對屏蔽罩放電，此放電電弧伴隨著聲發(fā)射現(xiàn)象。通過實時監(jiān)測是否有聲發(fā)射電，此放電電弧伴隨著聲發(fā)射現(xiàn)象。通過實時監(jiān)測是否有聲發(fā)射現(xiàn)象，可大致判斷氣體壓力狀況。目前不能定量分析?，F(xiàn)象，可大致判斷氣體壓力狀況。目前不能定量分析。v 電光變換法：用電光變換法：用Pockels電場探頭探測屏蔽罩外的電場變化。當電場探頭探測屏蔽罩外的電場變化。當真空度降低時，屏蔽罩外的電場會明顯降低。通過真空度降低時，屏蔽罩外的電場會明顯降低。通過Pockels傳送傳送到二極管中的光量會改變，從而可獲得電壓變化的信息。主要問到二極管中的光量會改變，從而可獲得電壓變化的信息。主要問題：光纖設備，溫度特性比較差，不易

16、于安裝使用。對探頭質(zhì)量題：光纖設備，溫度特性比較差，不易于安裝使用。對探頭質(zhì)量要求高。要求高。v 耦合電容法：在真空度降低時，發(fā)生局部放電，從而引起電荷在耦合電容法：在真空度降低時，發(fā)生局部放電，從而引起電荷在探測電極和耦合電容組成的回路中重新分布。從而在兩個電容間探測電極和耦合電容組成的回路中重新分布。從而在兩個電容間會出現(xiàn)脈沖電流。主要問題：準確性問題。會出現(xiàn)脈沖電流。主要問題：準確性問題。v 脈沖電流法：基于局部放電。通過安裝在靜觸頭導電桿上的帶鐵脈沖電流法：基于局部放電。通過安裝在靜觸頭導電桿上的帶鐵心的羅氏線圈獲得信號。經(jīng)處理后送到處理單元。主要問題：傳心的羅氏線圈獲得信號。經(jīng)處理后

17、送到處理單元。主要問題：傳感器要求比較高。感器要求比較高。真空度的在線監(jiān)測方法真空度的在線監(jiān)測方法v 旋轉(zhuǎn)式電場探頭檢測法：通過一種旋轉(zhuǎn)式電場探頭作為傳感器，旋轉(zhuǎn)式電場探頭檢測法：通過一種旋轉(zhuǎn)式電場探頭作為傳感器，能夠通過對探頭載波信號的分離，提取出屏蔽罩交、直流電場的能夠通過對探頭載波信號的分離，提取出屏蔽罩交、直流電場的信息。并以此判斷真空度變化。探頭結(jié)構(gòu)新穎，精度高。但后續(xù)信息。并以此判斷真空度變化。探頭結(jié)構(gòu)新穎，精度高。但后續(xù)處理較為繁瑣。處理較為繁瑣。v 比例差分探頭檢測法：通過監(jiān)測真空滅弧室屏蔽罩電位和周期性比例差分探頭檢測法：通過監(jiān)測真空滅弧室屏蔽罩電位和周期性高頻脈沖電壓，并將

18、這兩個測量值與實際電壓值取比率，經(jīng)過標高頻脈沖電壓，并將這兩個測量值與實際電壓值取比率，經(jīng)過標定后，將該比率作為監(jiān)測參數(shù)，來分析真空滅弧室真空度的變化定后，將該比率作為監(jiān)測參數(shù)，來分析真空滅弧室真空度的變化趨勢。依靠新型電場探頭探測屏蔽罩電位變化，抗干擾能力強，趨勢。依靠新型電場探頭探測屏蔽罩電位變化，抗干擾能力強，能夠抵消母線電壓波動的影響。能夠抵消母線電壓波動的影響。v 微型冷陰極磁控計法微型冷陰極磁控計法:在靜觸頭導桿處放一微型冷陰極磁控計，實在靜觸頭導桿處放一微型冷陰極磁控計，實時檢測真空度變化。改變滅弧室結(jié)構(gòu)。時檢測真空度變化。改變滅弧室結(jié)構(gòu)。v 電磁波檢測法：采用外置天線收集電磁波

19、信號。根據(jù)檢測信號的電磁波檢測法：采用外置天線收集電磁波信號。根據(jù)檢測信號的強度，推斷滅弧室內(nèi)真空度變化情況。監(jiān)測局放是一種較新穎的強度，推斷滅弧室內(nèi)真空度變化情況。監(jiān)測局放是一種較新穎的思路，正在逐漸應用于實際工程。思路，正在逐漸應用于實際工程。滅弧室真空壽命分析滅弧室真空壽命分析粗真空粗真空低真空低真空高真空高真空超高真空超高真空極高真空極高真空521033110011.211033110331.161033110331.1061033110331.1010331 .v 滅弧室真空壽命分析滅弧室真空壽命分析v 滅弧室內(nèi)真空度測試指的是滅弧室滅弧室內(nèi)真空度測試指的是滅弧室內(nèi)真空壓力值的測試。

20、真空包括的內(nèi)真空壓力值的測試。真空包括的范圍很廣，為方便起見常常將它劃范圍很廣，為方便起見常常將它劃分為幾個區(qū)域，我國劃分的區(qū)域為分為幾個區(qū)域，我國劃分的區(qū)域為v 絕對壓力等于零的空間稱為絕對真絕對壓力等于零的空間稱為絕對真空這是真正的真空或理想的真空。空這是真正的真空或理想的真空。v 真空斷路器用的真空滅弧室，我國真空斷路器用的真空滅弧室，我國部標部標(JB)技術(shù)中規(guī)定其真空壓強的技術(shù)中規(guī)定其真空壓強的允許最大值允許最大值 ，國標，國標(GB)中為中為 ，這是考慮到，這是考慮到斷路器分斷時滅弧性能的需要斷路器分斷時滅弧性能的需要v 所謂的真空壽命就是指真空滅弧室所謂的真空壽命就是指真空滅弧室

21、從制造廠出廠至因真空度降低而失從制造廠出廠至因真空度降低而失去功能之間的允許最長時間去功能之間的允許最長時間v 本次試驗真空度在本次試驗真空度在 之間不同等級下進行。之間不同等級下進行。21.33 10pa26.6 10pa51.33 10pa100pa屏蔽罩在在線檢測中的作用屏蔽罩在在線檢測中的作用v 屏蔽罩在在線檢測中的作用屏蔽罩在在線檢測中的作用v 人們對真空滅弧室的設計研究中很早就意識到主蒸汽屏蔽罩的重要作用，人們對真空滅弧室的設計研究中很早就意識到主蒸汽屏蔽罩的重要作用，它不僅影響著真空滅弧室內(nèi)電場的分布，而且在運行中滅弧室內(nèi)真空度變它不僅影響著真空滅弧室內(nèi)電場的分布，而且在運行中滅

22、弧室內(nèi)真空度變化與屏蔽罩上電位變化存在著一定關系，燃弧中還影響著整個燃弧過程。化與屏蔽罩上電位變化存在著一定關系，燃弧中還影響著整個燃弧過程。v 由于一般真空滅弧室的屏蔽罩金屬部分完全密封在滅弧室中，其電位的變由于一般真空滅弧室的屏蔽罩金屬部分完全密封在滅弧室中，其電位的變化無法直接測試，只能根據(jù)電位變化引起的屏蔽罩附近電場變化來間接測化無法直接測試，只能根據(jù)電位變化引起的屏蔽罩附近電場變化來間接測量，因而也就可以實現(xiàn)滅弧室內(nèi)真空度的在線測試。量，因而也就可以實現(xiàn)滅弧室內(nèi)真空度的在線測試。v 對于在線檢測內(nèi)部真空度說，屏蔽罩可以說是一個窗口。正因為屏蔽罩的對于在線檢測內(nèi)部真空度說，屏蔽罩可以說

23、是一個窗口。正因為屏蔽罩的特殊作用，于是有必要通過大量試驗和從理論上分析屏蔽罩上的電位在真特殊作用，于是有必要通過大量試驗和從理論上分析屏蔽罩上的電位在真空度變化時如何變化。同時屏蔽罩上既有交流工頻電位又有直流電位，而空度變化時如何變化。同時屏蔽罩上既有交流工頻電位又有直流電位，而哪種電位的變化能更早反應滅弧室內(nèi)真空度的劣化，為在線監(jiān)測提供理論哪種電位的變化能更早反應滅弧室內(nèi)真空度的劣化，為在線監(jiān)測提供理論和試驗基礎。既然真空度劣化過程中會出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，是否此現(xiàn)象出和試驗基礎。既然真空度劣化過程中會出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，是否此現(xiàn)象出現(xiàn)時對應的真空度降低，即通過檢測放電信號來提高在線監(jiān)測的靈敏度

24、?，F(xiàn)時對應的真空度降低，即通過檢測放電信號來提高在線監(jiān)測的靈敏度。屏蔽罩電位屏蔽罩電位v 屏蔽罩電位屏蔽罩電位屏蔽罩上電位形成可由下電路圖等效，其中二極管 D1、D2 模擬導電桿分別為正、負電極時與屏蔽罩之間的電流方向，電阻 R1、R2為真空度 P 的函數(shù)，：屏蔽罩電位測量系統(tǒng)屏蔽罩電位測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)圖屏蔽罩電位變化曲線屏蔽罩電位變化曲線v 交流電位變化曲線交流電位變化曲線直流電位變化曲線直流電位變化曲線 屏蔽罩電位變化曲線屏蔽罩電位變化曲線v 屏蔽罩電位屏蔽罩電位從左圖可以看出從左圖可以看出, 當真空度下降到當真空度下降到1 Pa 左右時左右時, 屏蔽屏蔽罩電位有效值有明罩電位有效值有明顯

25、的變化顯的變化, 由此電由此電位的變化可以作為位的變化可以作為真空斷路器真空度真空斷路器真空度變化的依據(jù)變化的依據(jù)真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法1.超聲波檢測法簡介超聲波檢測法簡介 從放電是電能釋放這一角度來看，聲能、熱能、電磁能和光能從放電是電能釋放這一角度來看，聲能、熱能、電磁能和光能都是放電釋放能量的一部分。聲能與放電釋放的能量之間成比例，都是放電釋放能量的一部分。聲能與放電釋放的能量之間成比例，根據(jù)放電釋放能量與聲能的關系，聲發(fā)射信號所得聲壓的變化代根據(jù)放電釋放能量與聲能的關系，聲發(fā)射信號所得聲壓的變化代表了滅弧室中放電所釋放能量的變化，通過測量聲發(fā)射信號的聲表了滅弧室中放電所釋

26、放能量的變化，通過測量聲發(fā)射信號的聲壓，可以推測出放電的強弱，這就是聲發(fā)射信號檢測的基本原理。壓，可以推測出放電的強弱，這就是聲發(fā)射信號檢測的基本原理。 研究表明，放電聲發(fā)射波的聲響大小與視在放電量近似呈線研究表明，放電聲發(fā)射波的聲響大小與視在放電量近似呈線性關系，局部放電量與被試品絕緣也存在確定關系。性關系，局部放電量與被試品絕緣也存在確定關系。 由于將放電聲發(fā)射法應用到真空滅弧室真空度的測試研究較由于將放電聲發(fā)射法應用到真空滅弧室真空度的測試研究較少，試驗的許多結(jié)論還有待進一步證實。少，試驗的許多結(jié)論還有待進一步證實。壓電材料與壓電特性圖壓電材料與壓電特性圖超聲傳感器超聲傳感器（1）超聲傳

27、感器頻率通帶范）超聲傳感器頻率通帶范 圍和主頻的選擇。圍和主頻的選擇。（2）超聲傳感器的絕緣。）超聲傳感器的絕緣。（3）超聲傳感器的靈敏度。）超聲傳感器的靈敏度。（4）超聲傳感器的抗干擾）超聲傳感器的抗干擾 問題。問題。真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法2.電光轉(zhuǎn)換法簡介電光轉(zhuǎn)換法簡介光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法v 耦合電容法是根據(jù)局部放電測量原理提出來的。若當被測真空滅弧室的帶耦合電容法是根據(jù)局部放電測量原理提出來的。若當被測真空滅弧室的帶電觸頭至中間屏蔽罩間的耐壓強度由于真空度降低而下降，則當工頻電壓電觸頭至中間屏蔽罩間的耐壓

28、強度由于真空度降低而下降，則當工頻電壓從零點升至某一值時從零點升至某一值時,帶電觸頭和屏蔽罩之間的等值電容發(fā)生放電帶電觸頭和屏蔽罩之間的等值電容發(fā)生放電,該局部該局部放電信號可通過位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個局部放電探頭進行在線放電信號可通過位于屏蔽罩與接地箱殼之間的兩個局部放電探頭進行在線監(jiān)測。監(jiān)測。3.耦合電容法簡介耦合電容法簡介耦合電容法原理圖等效電路圖真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法4.脈沖電流法簡介脈沖電流法簡介脈沖電流法由英國電氣工程學會提出，又稱脈沖電流法由英國電氣工程學會提出，又稱ERA法，得到法，得到EIC推薦，是目推薦，是目前在局部放電測量中應用最為廣泛的一種方法，也

29、是國際唯一有標準的局前在局部放電測量中應用最為廣泛的一種方法，也是國際唯一有標準的局部放電檢測方法。它利用局部放電在測量回路中引起電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高頻部放電檢測方法。它利用局部放電在測量回路中引起電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高頻的脈沖電流信號，脈沖電流在檢測阻抗上形成脈沖電壓并能夠被儀器測量的脈沖電流信號，脈沖電流在檢測阻抗上形成脈沖電壓并能夠被儀器測量出來。出來。真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法傳感器示意圖不同氣壓下脈沖電流信號幅值真空度在線監(jiān)測方法真空度在線監(jiān)測方法脈沖電流幅值變化規(guī)律圖真空度判斷準則真空度判斷準則v 在線監(jiān)測真空

30、衰減狀況時，測量電場的相對改變值比起在線監(jiān)測真空衰減狀況時，測量電場的相對改變值比起測量電場中的絕對值意義重大得多。測量電場中的絕對值意義重大得多。v 我們可以監(jiān)測系統(tǒng)同時測量真空開關柜中的我們可以監(jiān)測系統(tǒng)同時測量真空開關柜中的A、B、C 三相真空開關的屏蔽罩外側(cè)電場的有效值，然后通過以三相真空開關的屏蔽罩外側(cè)電場的有效值，然后通過以下運算法則來判斷真空度的變化下運算法則來判斷真空度的變化:真空度判斷準則真空度判斷準則v (1) 每相電流的檢測值都用來與過去時刻的相比較，以此來計算每相電流的檢測值都用來與過去時刻的相比較，以此來計算真空開關真空度的變化趨勢，在一定時段內(nèi)曲率的全部變化將作真空開

31、關真空度的變化趨勢，在一定時段內(nèi)曲率的全部變化將作為判斷真空衰減的一個準則，將現(xiàn)時段變化的平均值與過去相對為判斷真空衰減的一個準則，將現(xiàn)時段變化的平均值與過去相對應的平均值相比較，若相對值降低應的平均值相比較，若相對值降低1%，則監(jiān)測系統(tǒng)報警。，則監(jiān)測系統(tǒng)報警。v (2) 當真空度沒發(fā)生衰減時，同種型號真空開關的真空度基本上當真空度沒發(fā)生衰減時，同種型號真空開關的真空度基本上是相同的，將三相同步采樣的探測值進行兩兩比較，并把這是相同的，將三相同步采樣的探測值進行兩兩比較，并把這3種區(qū)種區(qū)別當作斷定真空開關真空衰減度的準則。別當作斷定真空開關真空衰減度的準則。v (3) 監(jiān)測系統(tǒng)的校正是通過離線

32、測試設備來測試靜態(tài)電場值，利監(jiān)測系統(tǒng)的校正是通過離線測試設備來測試靜態(tài)電場值，利用傳感器輸出的靜態(tài)電場值和真空度之間的曲線關系進行的，將用傳感器輸出的靜態(tài)電場值和真空度之間的曲線關系進行的，將相對于真空度為相對于真空度為0.1pa的靜態(tài)電場值作為一個警報值。的靜態(tài)電場值作為一個警報值。真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計（4） 真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計v 1）傳感器安裝）傳感器安裝 選用精密的導電塑料電位器作為角位移傳感器，將其安裝在操動選用精密的導電塑料電位器作為角位移傳感器，將其安裝在操動機構(gòu)的主軸上，傳感

33、器的轉(zhuǎn)軸與斷路器的主軸通過連接件緊固連機構(gòu)的主軸上，傳感器的轉(zhuǎn)軸與斷路器的主軸通過連接件緊固連接。對分合閘線圈的測量采用對信號反應非常迅速的霍爾電流傳接。對分合閘線圈的測量采用對信號反應非常迅速的霍爾電流傳感器，其體積小、電氣性能好，不會對真空斷路器主系統(tǒng)的正常感器，其體積小、電氣性能好，不會對真空斷路器主系統(tǒng)的正常運行造成影響。運行造成影響。 緊貼真空滅弧室外殼安裝耦合電容傳感器。傳感器為無電設計，緊貼真空滅弧室外殼安裝耦合電容傳感器。傳感器為無電設計，內(nèi)部參數(shù)可調(diào)，輸出電壓范圍可控。設計目標為調(diào)節(jié)傳感器內(nèi)元內(nèi)部參數(shù)可調(diào)，輸出電壓范圍可控。設計目標為調(diào)節(jié)傳感器內(nèi)元件參數(shù)將輸出電壓控制在一定范

34、圍，盡量不使用有源放大環(huán)節(jié)，件參數(shù)將輸出電壓控制在一定范圍，盡量不使用有源放大環(huán)節(jié)，保證測量電路對一次不產(chǎn)生影響。保證測量電路對一次不產(chǎn)生影響。 由于真空滅弧室結(jié)構(gòu)不規(guī)范，只能通過實驗方法確定點觸頭和屏由于真空滅弧室結(jié)構(gòu)不規(guī)范，只能通過實驗方法確定點觸頭和屏蔽罩的電容，而此電容值與傳感器電壓輸出直接相關，所以具體蔽罩的電容，而此電容值與傳感器電壓輸出直接相關，所以具體參數(shù)的確定及傳感器輸出電壓范圍應以實驗為依據(jù)。參數(shù)的確定及傳感器輸出電壓范圍應以實驗為依據(jù)。真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測硬件系統(tǒng)設計v 2）信號的傳輸）信號的傳輸 計劃根據(jù)現(xiàn)場真空開關數(shù)量選擇總線方

35、式（如計劃根據(jù)現(xiàn)場真空開關數(shù)量選擇總線方式（如RS485方式），將方式），將各傳感器和采集終端統(tǒng)一編號（設置網(wǎng)絡地址），將傳感器的輸各傳感器和采集終端統(tǒng)一編號（設置網(wǎng)絡地址），將傳感器的輸出模擬信號通過信號電纜送至安裝在開關柜外的采集終端（安裝出模擬信號通過信號電纜送至安裝在開關柜外的采集終端（安裝位置可根據(jù)實際情況進行調(diào)整）進行數(shù)據(jù)采集。位置可根據(jù)實際情況進行調(diào)整）進行數(shù)據(jù)采集。v 3）信號采集與處理）信號采集與處理真空斷路器健康度在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)設計 （5） 真空斷路器健康度在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)設計真空斷路器健康度在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)設計v 上位機軟件設計：上位機