专利名称：真空断路器电磨损在线检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力开关设备在线监测领域，具体涉及一种真空断路器电磨损在线检测系统。
背景技术：
随着智能电网技术的规划和应用发展，智能配电网智能设备和相关技术需求不断增加。断路器在电力系统中是保证系统正常稳定运行的安全卫士，其在系统中起到控制和保护的双重作用。随着技术和应用需求的发展，对电力高压开关的智能化研究与应用技术得到了系统运行人员和科研工作者较高的重视。智能化开关的研制和应用成为目前的研究热点，以往针对真空断路器触头系统电磨损的检测和故障诊断主要基于开断电流加权累计及其改进算法，该方法一般基于断路器的电寿命曲线，采用开断电流等价折算的思想来评估单次操作的磨损量并进行累计，然后与理论的磨损总量进行对比得出断路器触头系统的剩余磨损量，并根据设定预警限值给出检修和更换建议。然而上述组建的电磨损在线检测与诊断系统的监测精度和准确度不高，因此探寻一种较为精确的电磨损评估方法和实现手段是实现电磨损在线检测与状态维修的前提。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种真空断路器电磨损在线检测系统，其能够提供一种较为精确的电磨损评估方法和实现手段，为实现电磨损在线检测与状态维修的前提。为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的本实用新型一种真空断路器电磨损在线检测系统，主要由电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、电弧特性 探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成。其中电流互感器采用穿心方式套装在断路器3项母线上。电流互感器的输出端依次经由电流信号调理单元和模数转换单元与中央处理单元的输入端相连。3个电弧特性探测器分别安装在待测真空断路器的3相灭弧室附近。电弧特性探测器的输出端经由电弧信号调理单元后分为两路，一路通过燃弧时间预处理单元连接至中央处理单元的输入端，另一路通过开断次数统计预处理单元连接至中央处理单元的输入端。本地报警单元和供电单元均连接在中央处理单元上。电流互感器检测到的待测真空断路器的电流值ibi依次经过电流信号调理单元的调理和模数转换单元的模数转换后送入中央处理单元中。电弧特性探测器检测到的待测真空断路器的电弧特性经过电弧信号调理单元的调理后，送入燃弧时间预处理单元获得待测真空断路器的燃弧时间tai，当待测真空断路器完成一个燃弧到灭弧周期后，送入开断次数统计预处理单元进行待测真空断路器的开断次数的统计。中央处理单元根据权利要求1 3所述的真空断路器电磨损在线检测方法对待测真空断路器的电流值ib1、燃弧时间tai和开断的总次数η进行处理，获得真空断路器触头系统的剩余电磨损量。当该剩余电磨损量超过设定预警限值时，发出信号驱动本地报警单元发出检修和更换报警。上述系统中，中央处理单元上最好还设有通信接口单元，中央处理单元通过该通信接口单元与上位机相连。上述系统中，所述电弧特性探测器主要由绝缘壳体以及设置在绝缘壳体内的电磁屏蔽层、磁芯和金属感应线圈构成。电磁屏蔽层贴于绝缘壳体侧壁及后端面的内侧，柱形的磁芯位于绝缘壳体的中心，金属感应线圈螺旋地环绕在磁芯的外围，金属感应线圈的两端分别伸出绝缘壳体外作为电弧特性探测器的两个输出端。与现有技术相比，本实用新型所构建的真空断路器电磨损在线检测系统，能够克服开断电流指数对单次磨损量累计引起较大结果偏差的影响及提高电寿命评估的准确性和检修建议的可靠性；此外，增设的通信接口单使得系统具有良好的开放性，具有较好的互换性和互操作性，方便升级和维护。
图1为一种真空断路器电磨损在线检测系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实例，对本实用新型进行详细说明如图1所示的真空断路器电磨损在线检测系统。该真空断路器电磨损在线检测系统主要由电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、电弧特性探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成。其中电流互感器采用穿心方式套装在断路器3项母线上。电流互感器的输出端依次经由电流信号调理单元和模数转换单元与中央处理单元的输入端相连。3个电弧特性探测器分别安装在待测真空断路器的3相灭弧室附近。电弧特性探测器的输出端经由电弧信号调理单元后分为两路，一路通过燃弧时间预处理单元连接至中央处理单元的输入端，另一路通过开断次数统计预处理单元连接至中央处理单元的输入端。本地报警单元和供电单元均连接在中央处理单元上。此外，为了能够对本系统进行总控，所述中央处理单元上还设有通信接口单元，中央处理单元通过该通信接口单元与上位机相连。所述电流互感器和电弧特性探测器的结构与现有技术相同或相近似，在本实用新型优选实施例中，所述电弧特性探测器采用电磁感应原理，主要由绝缘壳体以及设置在绝缘壳体内的电磁屏蔽层、磁芯和金属感应线圈构成。柱形的磁芯位于绝缘壳体的中心，用于提高断路器燃弧时间感应器对电磁场变化和拾取的灵敏度。金属感应线圈螺旋地环绕在磁芯的外围，是断路器燃弧时间感应器探测电弧起始燃弧时刻和燃弧时间的主要功能组成部件，用于接收和识别分断电弧引起的空间电磁场变化特征。金属感应线圈的两端分别伸出绝缘壳体外作为电弧特性探测器的两个输出端。为了减少信号间的相互干扰，本实用新型断路器燃弧时间感应器的输出端采用同轴电缆接头作为其输出接口形式，即在绝缘壳体后端面的外侧设有一个同轴电缆接头，两个输出端的其中一个与同轴电缆接头的芯线连接，作为信号输出线端；另一个输出端与同轴电缆接头的金属壳连接，作为信号参考接地端。电磁屏蔽层贴于绝缘壳体侧壁及后端面的内侧，其作用是使断路器燃弧时间感应器对电磁场信号量的探测具有方向性和选择性，防止三相断路器各相之间的相互干扰而影响测量结果。为了更好的对断路器的各相电磁场信号进行选择和获取，磁芯和金属感应线圈最好纵向设置在绝缘壳体内。在本实用新型优选实施中，所述绝缘壳体为柱形，其壳体的前端面和后端面为两个相互平行的平面，磁芯和金属感应线圈的轴线位于绝缘壳体的中轴线处，并与绝缘壳体的前端面相垂直。此外，绝缘壳体的内部空腔中还浇注有环氧树脂，以实现更好的电气绝缘效果。[0014]电流互感器检测到的待测真空断路器的电流值ibi依次经过电流信号调理单元的调理和模数转换单元的模数转换后送入中央处理单元中。电弧特性探测器检测到的待测真空断路器的电弧特性经过电弧信号调理单元的调理后，送入燃弧时间预处理单元获得待测真空断路器的燃弧时间tai，当待测真空断路器完成一个燃弧到灭弧周期后，送入开断次数统计预处理单元进行待测真空断路器的开断次数的统计。中央处理单元对待测真空断路器的电流值ib1、燃弧时间tai和开断的总次数η进行处理，获得真空断路器触头系统的剩余电磨损量。当该剩余电磨损量超过设定预警限值时，发出信号驱动本地报警单元发出检修和更换报警。供电单元实现系统供电。通信接口单元实现本系统与上位机的连接。
权利要求1.真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，主要由3个电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、3个电弧特性探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成；其中3个电流互感器采用穿心方式套装在真空断路器的3相母线上；3个电流互感器的输出端同时经由电流信号调理单元和模数转换单元与中央处理单元的输入端相连；3个电弧特性探测器分别安装在待测真空断路器的3相灭弧室附近；电弧特性探测器的输出端经由电弧信号调理单元后分为两路，一路通过燃弧时间预处理单元连接至中央处理单元的输入端，另一路通过开断次数统计预处理单元连接至中央处理单元的输入端；本地报警单元和供电单元均连接在中央处理单元上。
2.根据权利要求1所述的真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，中央处理单元上还设有通信接口单元，中央处理单元通过该通信接口单元与上位机相连。
3.根据权利要求1所述的真空断路器电磨损在线检测系统，其特征是，所述电弧特性探测器主要由绝缘壳体以及设置在绝缘壳体内的电磁屏蔽层、磁芯和金属感应线圈构成；电磁屏蔽层贴于绝缘壳体侧壁及后端面的内侧，柱形的磁芯位于绝缘壳体的中心，金属感应线圈螺旋地环绕在磁芯的外围，金属感应线圈的两端分别伸出绝缘壳体外作为电弧特性探测器的两个输出端。
专利摘要本实用新型公开一种真空断路器电磨损在线检测系统，主要由3个电流互感器、电流信号调理单元、模数转换单元、3个电弧特性探测器、电弧信号调理单元、燃弧时间预处理单元、开断次数统计预处理单元、中央处理单元、本地报警单元和供电单元组成。本实用新型能够提供一种较为精确的电磨损评估方法和实现手段，为实现电磨损在线检测与状态维修的前提。
文档编号G01R31/327GK202870258SQ201220519160
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者张鑫, 范兴明, 刘华东, 李震 申请人:桂林电子科技大学