真空开关真空度在线监测研究

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真空开关在线监测系统的数据传输

真空开关在线监测系统的数据传输
pat’i lm e tto s as ie rs mp e n ain wa lo gv n. S h ei b l ypr b e i r n miso ov o t e r la ii o lm n ta s s in s led,a d e s o i e fc t pitmi t n a y t ntra e wih e se c
s t n f r h a i d c d t cl ran tok( A )a d C N B s eea ot a s r h a , h r ay t i .At ed t s e e u e , h l a ae e r L N n A — u r d pe t t n f e t te i r ao et a zr eo w w d or e t d a pm
袁松 贵
( 长沙理工大学 电气与信息工程学 院 , 湖南 长沙 4 07 ) 10 6
摘 要 : 了解决基 于 D P的真 空 开 关真 空度 在 线监 测 系统 的数 据 传 输 问题 , 变 电站 中每 一 个 为 S 把 开关柜 内的在 线监 测装 置设 计成 单 一 C N总线 节 点形式 , 减 少数 据 传输 量的 基础 上采 用局 域 网 A 在
和 C N总线 作 为通讯 途径 , A 同时 , 出 了主要 部 分 的 具体 实现 方 案 。该 方 法 解 决 了传 输 的 可靠 性 给
问题 , 较好 地 解决 了与 上位 工控机 或 个人 P C的接 口问题 , 实现 了网络 远程 监控 。 关键 词 : A C N总线 ; I 口; 程监 控 ; A 时序 HP 接 远 I S 中 图分类 号 : B 7 T 71 文 献标 识码 : A 文章编 号 : 0 — 5 120 )6 03 — 4 1 1 45(070 — 03 0 0

真空断路器真空度在线监测装置

真空断路器真空度在线监测装置

真空断路器以其断弧能力强、耐压高、结构简单及无污染的特点在中压系统中大量应用。

真空灭弧室是真空断路器的核心部件,其真空度的下降会导致绝缘性能的下降,断路器丧失断弧能力,给电网带来危害,由于真空度下降是一个持续而缓慢的过程,因而在线监测断路器的真空度具有重要的工程实践意义。

国内外在这方面做出了不少研究,已提出的监测方法有放电发声法[1]、电光变换法[2]、耦合电容法[3]、旋转式电场探头法[4]等,但这些方法大多仍处于实验室研究和初步应用阶段,尚未大规模应用。

当真空度下降到一定程度,灭弧室内部电极与屏蔽罩间发生局部放电,并伴随有放热、发声、电磁辐射等信号产生。

本文设计了一种利用非接触式传感器捕捉局部放电产生的电磁波信号在线监测装置。

1检测原理真空灭弧室内真空度下降,导致真空绝缘水平降低,严重时将导致换流失败,造成重大损失。

图1为帕邢曲线,描述了气体起始放电电压(击穿电压)与间隙距离及真空度的对应关系。

由帕邢曲线可以看出,在间隙距离不变的条件下,当灭弧室内压力升高到达拐点,放电电压急剧下降,直到到达帕邢曲线最低点;而后随着压力升高,起始放电电压逐渐回升直到正常绝缘水平。

真空灭弧室根据适用的电压等级不同,构造不同,间隙距离也不相同。

对适用于各场合的真空度最大允许值,根据我国部标中的规定,对于3.6~40.5kV 电压等级的真空断路器,真空度允许的最大值约为1.33×10-2Pa 。

当真空泄露开始,其持续过程十分缓慢,在到达真空度严重恶化并引发换流失败之前,经历时间从几小时到几个月不等。

因此,真空泄露往图1电压等级和起始放电压力的关系(帕邢曲线)Fig.1Relationship between voltage level and initial discharge pressure真空断路器真空度在线监测装置窦春梅1,陈谦1,潘绍松2(1.河海大学能源与电气学院,江苏南京211100;2.南京南电继保自动化有限公司江苏南京211153)摘要:为满足对真空度断路器实时检测的需求,利用电磁波检测法实现了真空断路器真空度在线监测装置。

真空开关真空度的检测方法

真空开关真空度的检测方法

真空开关真空度的检测方法
真空开关是一种用于高压、高温、低温、潮湿等环境中的开关设备,其主要功能是断开或接通电路,以确保电路的安全性和可靠性。

真空开关的真空度是影响其性能的重要指标之一。

目前,真空开关真空度的检测方法主要有以下几种:
1. 气压法:该方法利用真空开关内部真空度与气压之间的关系,通过测量气压变化来判断真空开关的真空度。

具体步骤是,将真空开关置于气压舱中,并通过气压泵将舱内气压降低,当真空开关内部真空度达到一定值时,气压舱内的气压变化就会出现峰值。

根据峰值的位置和大小,可以确定真空开关的真空度。

2. 超声波法:该方法通过测量超声波的传播时间和幅度变化来判断真空开关的真空度。

具体步骤是,在真空开关内部放置一个超声波传感器,并在周围放置一个接收器,当真空开关内部真空度达到一定值时,超声波的传播速度和幅度都会出现变化。

通过测量超声波传播时间和幅度的变化,可以确定真空开关的真空度。

3. 磁感应法:该方法通过测量磁感应强度的变化来判断真空开关的真空度。

具体步骤是,在真空开关内部放置一个磁感应传感器,并在周围放置一个接收器,当真空开关内部真空度达到一定值时,磁感应强度就会出现变化。

通过测量磁感应强度的变化,可以确定真空开关的真空度。

以上三种方法均为常见的真空开关真空度检测方法,不同的方法有不同的优点和局限性,具体应用应根据实际需求进行选择。

此外,
真空开关的真空度也需要定期检测和维护,以确保其正常运行和性能。

高压真空断路器真空度在线检测系统研究

高压真空断路器真空度在线检测系统研究

作者简介:原晓楠(1993- ),女,助理工程师,硕士,研究方向为智能电网技术; 何文林(1960- ),男,高级工程师,学士,研究方向为智能电网技术。

高压真空断路器真空度在线检测系统研究原晓楠,何文林(西安交通大学 电气工程学院,陕西 西安 710049)摘 要:真空断路器真空度的降低会影响其可靠切除故障电流的能力,提出了基于潘宁放电原理进行真空度检测,并设计了一个完备的高压真空断路器真空度在线检测系统,该系统主要由供电系统和信号采集与处理系统组成,实现了对真空度传感器及其他设备的供电,在高压强电磁场环境下能够对真空度信号进行较高精度的测量,完成对真空断路器真空度的直接在线检测。

关键词:真空度在线检测;潘宁放电原理;抗强电磁干扰;实时检测中图分类号:TM561.2 文献标识码:A 文章编号:1007-3175(2018)06-0054-04Abstract: The reduction of vacuum degree in a vacuum circuit breaker has impacts on its safe and stable operation. This paper proposed to car-ry out the vacuum degree detection based on the Penning discharge principle and designed a complete online examination system of high-voltage vacuum circuit breaker, which was mainly composed of power supply, signal acquisition and processing system, realizing the power supply for the vacuum degree transducer and other equipment. Under the conditions of high pressure, strong electromagnetic field, the signals of vacuum degree could be carried out higher precision measures to finish direct online detection for the vacuum degree of vacuum circuit breakers.Key words: vacuum degree on-line detection; Penning discharge principle; anti strong electromagnetic interference; detection in real timeYUAN Xiao-nan, HE Wen-lin(School of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China )Research on Online Detection System of Vacuum Degree inHigh-Voltage Vacuum Circuit Breaker0 引言真空断路器作为电力系统的重要保护设备,能够切除故障电流,对保护电力系统安全运行起着关键性作用[1]。

基于CC430的真空开关真空度监测系统设计

基于CC430的真空开关真空度监测系统设计
软件 2 1 0 2年第 3 3卷 第 7期
S F WA E 0T R
国际 I T传媒 品牌
基于C 40 C 3 的真空开关真空度监测 系统设计冰
吴志超 ,王杰 ,张丽苹
( 中国矿 业大 学信 息与信 电学 院 ,徐州 2 10 ) 20 8
摘要 : 真空开关的真 空度在发生变化 时会 引 起屏 蔽罩发 生一系列变化 , 利用传感器检测屏蔽罩的电信 号, 再经过滤波、 放大后送
【 yw r s V cu d ge; aa cus i ; C 3 ; e t mo i r g Ke o d ] au m ere D t q it n C 4 0 R m 电力 系统 、 无油化 改造 以及 电力设备制造技术 的 发展 , 空开关的使用也就 更加 普及和推广。真空开关 以其体 真 积小 、 境污染小 、 环 灭弧 性能好 、 运行维护简便、 可靠性高 、 机械 和 电寿 命长等 优点在 国内矿 山、 中型水 电站 、 电所 等供 电 大 变 系统 中得到广 泛的应 用。真 空开关 是以真 空作为绝缘 和灭弧
放 大 器 后 , 后 由 CC 3 对 数 据 进 行 采 集 、 理 、 析 和 比较 来 然 40 处 分
往 C 4 0进行处理、 析和 比较来确定灭弧 室真空度 的值 , C3 分 最终得 出屏蔽罩 电位 与真 空度之 间的关系 曲线。通过这种 曲线关系可
以在 不关断真空开关的状态下判断其真 空度 的大小 , 进而实现真 空开关真 空度 的实 时在 线监测。C 40通过 自身集成的无线射频 C3
模块将 数据信息发送给远程用户, 实现信息的远程监测。 关键词 : 真空度 ; 数据采集 ;C 3 ; C 40 远程监测 中图分类号 : P 7 T 2 文献标识码 : A D : 03 6 ̄i n10 —9 02 1. .0 OI1 . 9 .s.036 7 . 20 0 4 9 s 0 7

真空开关在线真空监测装置(2012)

真空开关在线真空监测装置(2012)

真空开关在线真空监测装置为电网智能化服务产品概述真空开关在我国广泛应用近20年,因优异的性能和性价比使其占据了相当大的市场空间。

但其缺陷也在使用中充分地暴露。

真空开关的心脏部件——真空灭弧室,在运行过程中其管内气体压强的变化决定了开关的性能。

如果真空灭弧室内部气体压强升至≥1×10-1pa时, 真空灭弧室将无法起到灭弧和绝缘的作用。

在此情况下, 若真空开关带负荷分闸,易导致真空开关烧毁, 造成输电线路停电, 产生严重的经济损失。

如果使用我公司的在线真空监测技术,变电站工作人员可以在现场或者在监控室通过电脑随时观察在电网运行中各台真空开关每只真空灭弧室内部气体压强情况,不需要停电检查,实现了对真空灭弧室管内气体压强的实时监测,有助于真空开关的智能化。

基本原理我公司研制的真空开关在线真空监测技术分为两部份。

真空灭弧室在生产制造过程中, 在真空灭弧室上预置安装一个真空传感器,该真空传感器与真空灭弧室相通。

真空传感器的功能就是将真空灭弧室管内真空压力信号转换为电信号。

在线真空监测装置包括离子柱、光电隔离盒和在线真空监测器三部分。

它实现高低压隔离和对电信号的采集和处理。

因为真空灭弧室静端的真空传感器在电网中处于高电位状态,无法直接安全测量。

通过离子柱接地,就可以将高电位信号转换成低电位安全测量信号。

光电隔离盒实现了信号传输的物理隔离。

在线真空监测器对信号进行处理、分析,在显示屏上实时显示当前真空度。

特点及优势真空测量范围宽、灵敏度高,抗机械冲击(震动)能力强等优点,能真正实现对真空度劣化状态的预警和报警。

一、固封极柱产品我公司新推出真空开关真空度在线监测用固封极柱,该极柱将真空灭弧室与离子柱用环氧树脂固封成一体。

除具有极柱的优点外,通过与我公司的ZXC型在线真空监测装置连接使用,实现真空开关真空度的在线监测。

二、ZXC型在线真空监测器1.1基本性能:1.1.1气体压强监测范围:有效测量范围100Pa~10-3Pa1.1.2 气体压强显示方法: 同时显示当前三相气体压强(间隔半个数量级显示),并用三色显示真空等级。

基于DSP2812开关柜真空管真空度在线监测装置的研究

基于DSP2812开关柜真空管真空度在线监测装置的研究
Va uum c Tubei V s r bu i n Equi e s d o S H n Dit i to pm ntBa e n D P28 2 1
Zha g o n S g i n h n n Gu do g on J a c e g2
( .ic e gP we u pyBrn hCo a y Jn h n , h n i 4 0 0 1Jn h n o r p l a c mp n , ic e g S a x 8 0 ; S 0
l m 、 o c t e ibl a u e n i l nsalto fa e l w os、 r la em e s r m e tsm p ei t la in.
K e o ds s ed; c p ctved v d r d g e fva u m ; o ln o t rn y w r : hil a a ii i i e ; e r eo cu n i em ni i g o
来检 测灭 弧室真 空度 的新方 法 。研 制 了电容分压器 式的 电场 探 头测试 静 电荷 产 生 的交 流 电场 。 该装 置通 过监测 真 空管 屏 蔽罩交 流 电位 的变化来 监测 真 空度 的变化 ,结构 简单 、成本 较低 , 克 服 了 pce okl s等光 电探 头 的晶体 元件 温度不 稳定 的不足 ,测 量可靠 、便 于安装 ,是 一种功 能 比较
内真空 开关 由于真 空管真 空度 劣化 导致绝 缘水 平下 降而 引发的 开关爆 炸事故 时有 发生 ,不仅 造成 电网 的事故停 电而 且对 变 电站 巡检 人员构 成 生命威胁 ,
为此采用 交流 耐压 法对真 空 开关真 空管真 空度进 行
检 测 ,该方法 可作 为真 空开关 真空度 是否 符合 有关 标 准规 定的直 接判据 ,但 只 能提供一 个粗 略判 定 ,

真空开关电寿命在线监测系统的研究

真空开关电寿命在线监测系统的研究

c luainte o si t gmah maia d l fee t ceo inrt n ra igc re tThs a e de o tiu et aiera. ac lt nc n t i te t c l o h u t n mo e cr r so ea db e n u rn. i D rs is nrb t or l e 1 o l i a k P u t c e z
0 引 言
随着 电 力系统 开关 设备 的 无油 化进 程 , 空 开关 凭借 自 真
命 线 的目 。 在 监测 的

1 真 空开关 电寿命及在线监测的意义
11 电寿命的含义及因素 .
真空开关 的电寿命是 由触头的电磨损决定 的。真空灭弧室 开断电流时 , 触头受 电弧高温烧 蚀 , 触头表 面的金属汽化蒸发 ,
软件 2 1 0 2年第 3 卷 第 7期 3
S F WA E 0T R
国际 I T传媒 品牌
真 空开关 电寿命在线监测系统的研 究木
张丽苹 ,董海波 ,吴志超 ,王杰
( 中国矿 业大 学信 息 与电气 工程学 院 ,江苏 徐州 2 10 ) 20 8

要: 随着真 空开关在 电力系统网中的应用不断扩大 , 对其特性 的监测也不断升级。 电寿命是影响真空开关寿命 的重要 因素。
8% 以 上 。 真 空 开 关 作 为 重 要 的 开 关 设 备 , 电力 系统 运 行 的 0 对
好坏 占据重 要地位 。 由于真空开关 的电寿命决定着真空 开关 的性能 , 如果电寿 命超时 , 真空灭弧室则会失 去应有的功能 , 导致灭弧室爆 炸, 造 成重大事故 。因此, 实现真 空开 关电寿命在线监 测具 有重要意
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真空开关真空度在线监测研究
【摘要】真空开关的真空度是保证其操作性能的重要条件,实现真空开关真空度的在线监测是智能化变电站的重要组成部分。

本文就真空度对开关特性的影响、真空度的检测方法及在线监测方法进行了分析,并结合实际案例提出了在线监测与生产相结合的设想。

【关键词】真空开关;真空度;在线监测
1.引言
真空开关是20世纪初发展起来的一种新型开关电器,从上个世纪60年代初开始在电力系统中得到应用。

我国自上个世纪80年代末以来,随着配电系统无油化进程的兴起,真空开关在电力系统中获得了日趋广泛的应用,尤其在10kV、20kV、35kV等中低压电压等级设备中,真空开关产品的占据了绝大部分市场份额,而且现在正向高电压等级和低电压等级两个方面发展,且潜力巨大。

另外由于真空开关同其他开关设备相比具有分断能力强、电寿命长、维修工作量小、无火灾爆炸危险、结构紧凑等优点,使其在煤矿井下、石油化工等一些特殊场合也得到了日益广泛的应用。

在实际运行中真空开关的故障率是很低的,而其中因真空度下降造成的故障占有较大的比例。

因此,真空度的检测和在线监测是真空开关维护的一个重要内容。

2.真空度对真空开关的影响
真空开关的一个主要特点是将通断主回路的主触头密封在与外界隔绝的真空灭弧室内,利用真空环境中优异的灭弧和绝缘性能来实现通断主回路的目的。

因此,真空灭弧室内的真空度对真空开关的性能有至关重要的影响,最终表现为对其绝缘性能和开断能力的影响,其中对绝缘性能的影响是主要的。

2.1 真空度与开关工作特性研究
研究表明,电极间的交流击穿电压随真空度的变化而变化,在低于10-1Pa 压强范围内,击穿电压先随真空度的提高而升高,在10-1Pa左右达到最大值,然后随着真空度的进一步提高击穿电压反而有所下降,当真空度高于10-4Pa以后,击穿电压基本不受真空度的影响。

虽然击穿电压还受电极材料的影响,但对不同材料的研究结果表明其变化趋势是相似的。

在实际应用中,真空灭弧室内的压强根据不同的使用场合可有不同的数值,对此各国未作统一规定,一般认为最大允许值在1.33×10-1Pa附近。

在我国,部标技术中规定真空开关用灭弧室中的最大压强为 1.33×10-2Pa,国标中规定为6.6×10-2 Pa,这里是考虑了真空开关分断时灭弧能力的需要。

2.2 灭弧室真空度变化特性
真空灭弧室制成出厂后,并不能永远保持其内部的真空状态,而是具有一定的真空度寿命。

在经过严格电真空工艺处理的真空灭弧室内,影响真空度的主要因素为工作表面的放气与吸气过程。

波纹管及其他密封部分密封性、长期的扩散、晶体材料间的腐蚀!吸气剂活性的丧失等因素都会引起灭弧室内真空度的降低
3.真空度检测与在线监测研究
3.1 真空度检测
运行中的真空断路器应在达到一定运行条件(开断次数、电流等)后进行灭弧室真空度的检测,以确定灭弧室内的真空度是否在安全范围内。

目前己经有很多方法和相关的仪器被提出来并加以研究开发,常用方法有脉冲磁控放电法及耐压法,工频交流耐压法是当前在电力系统中比较通行的做法,可定性判断真空度是否合格。

除上述两种主要方法之外,其他还有绝缘电阻法、持续电流开断法及)吸气剂膜法等可以用来检测真空度的好坏。

3.2 真空度在线监测
近年来,国内外专家学者一直在探索真空开关真空度在线监测的有效方法,并且已经提出了一些具体的技术方案。

主要有采用旋转式电场探头的屏蔽罩电位法、光电变换法、耦合电容法、和冷阴极磁控放电法等,但是由于每种方案都存在一些固有的缺陷,使得对真空开关的真空度进行在线监测的技术目前还远未达到大规模推广应用的地步。

下面对这些方法进行简单的介绍和分析:
3.2.1 基于电场探头的屏蔽罩电位法
本方法为设计一种适用的电场探头,置于灭弧室外壁,用来测量真空灭弧室内真空度的变化对屏蔽罩电位的影响,并据此来判断灭弧室内的真空度。

如图1所示。

图1 检测屏蔽罩电位示意图
本方法的主要优点是基本上不需要对真空开关灭弧室做任何改动就可以在一定的距离以外对其屏蔽罩电位进行不接触测量。

但是只有在接近1帕至数十帕的被测压强范围内屏蔽罩电位才随真空度有较明显的变化,但此压强范围己在真空灭弧室真空度的有效范围以外,而且屏蔽罩电位还与灭弧室的具体结构尺寸有关,因此需要针对不同类别的灭弧室分别测量其特性曲线,此工作需由灭弧室生产厂家在生产灭弧室时完成,也使其应用受到一定的限制。

另外,开关周围恶劣的电磁环境也会对测量过程产生一定的干扰作用。

3.2.2 光电变换法
光电变换法的实质也是一种基于测量灭弧室内部屏蔽罩电位的变化来判断其内部真空度的方法,不同之处在于本方法是通过一种由晶体材料制成的电场探头(称为Pockels电场探头)来探测真空灭弧室屏蔽罩电位的变化,并据此来判断灭弧室内真空度。

本方法除存在与前面旋转电场探头法有同样的问题外,还存在晶体光学元件工作稳定性较差和成本较高的问题。

3.2.3 耦合电容法
耦合电容法是根据局部放电原理提出来的一种在线监测技术。

这种种方法虽然能实现灭弧室真空度的在线监测,但是也只能给出定性指示,测试灵敏度也有限,而且同样也不能满足灭弧室真空度的测量范围。

4.案例探讨与生产应用设计
某公司运行至今,已发生了多起因真空开关真空度不合格引起的故障,其中一起较为典型的一例如下:
110kV XX变值班人员进行#2主变停役操作后,监控中心发现2号主变所带的II段母线压变有电压,且2号主变20kV侧三相均有电压,后经检修人员现场检查发现该故障原因为20kV IV段母线开关未能彻底断开,相邻20kV母线对主变反送电。

现场试验证实20kV IV段母线开关A相真空度下降,耐压试验不合格,造成了开关分闸后未能彻底熄狐,使母线带电。

由上述案例可以发现,若对该站内真空开关进行真空度在线监测,则会及早发现真空度下降的现象,从而避免类似故障的发生,提高设备运行的可靠性。

另外,对于设备管理单位来讲,建立真空度在线监测系统,积累了一定数据之后,可对数据进行纵向分析与横向分析,以便快速有效的发现异常。

5.总结
本文对真空开关的真空度及相关内容展开了研究,首先分析了真空开关的真空度对其工作特性的影响,以及真空度的变化趋势。

其后对真空度的离线检测和在线监测进行了讨论,目前常用的离线检测方法为工频耐压法,而在线监测常用的方法为屏蔽罩电位法和耦合电容法。

最后,结合X局的实际案例讨论了真空度在线监测在实际生产中的应用。

参考文献
[1]叶晓东,赵学文.一种真空断路器真空度在线检测新方法[J].电力系统自动化,2006,30(11):49-51,60.
[2]赵子玉,李兆治,陈雾等.用旋转式电场探头在线检测灭弧室真空度[J].高电压技术,2003,29(10):29-31.
[3]范兴明,邹积岩,陈昌龙等.基于DSP 的真空断路器状态参数在线监测装置[J].电力系统自动化,2005,29(8):99-103.。

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