CN103413721A - 真空断路器真空度在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种真空断路器真空度在线监测系统，包括三相真空灭弧室以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头，其特征在于：还包括与所述电场探头相连接的控制电路，所述控制电路对每个所述电场探头感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构。本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统的有益效果为：通过将三个探头的信号做矢量求和，再通过单片机做数字滤波，去除高频谐波，就可以清晰的发现三相真空灭弧室中一相或两相泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空断路器真空度在线监测系统。
背景技术
以前研究已经发现，当真空灭弧室真空度下降到一定值时灭弧室内出现放电现象，但当真空灭弧室完全泄漏气压达到大气压时，放电现象就会消失。因次，仅通过监测局放或监测屏蔽罩的电位变化的方式无法区分真空灭弧室是否泄漏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种通过将三个探头的信号做矢量求和，再通过单片机做数字滤波，去除高频谐波，就可以清晰的发现三相真空灭弧室中一相或两相泄漏。
按照本发明提供的一种真空断路器真空度在线监测系统采用的主要技术方案为：包括三相真空灭弧室以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头，还包括与所述电场探头相连接的控制电路，所述控制电路对每个所述电场探头感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构。
本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统还可具有如下附属技术特征：
所述控制电路包括相连接的信号输入单元、运算放大单元、滤波单元以及信号输出单元，所述信号输入单元接收所述电场探头的感应信号输入至所述运算放大单元，通过所述运算放大单元进行矢量求和后输出至所述滤波单元，所述滤波单元对经所述运算放大单元计算后的数值进行低通数字滤波和放大后送入信号输出单元。
所述信号输入单元包括分别接收电场探头感应信号的三个所述接收子单元，所述每个接收子单元分别包括电容C408、C409和C410以及对应串联其上的电阻R422A、R422B和R422C，所述三个接收子单元并联在所述信号运算单元上。
所述运算放大单元包括运算放大器U400A以及与所述运算放大器U400A相连接的电阻R410、R423、R407和电容C411、C406，所述运算放大器U400A对三个所述接收子单元接收的感应信号进行矢量求和的同时进行放大后输入至所述滤波单元。
所述滤波单元包括相连接的运算放大器U401A和U401B、电容C407、电阻R420、R424、R425，所述运算放大器U401A和U401B对所述信号运算单元输入处理后的信号进行两次低通滤波后输入至信号输出单元。
每个所述电场探头上均具有一感应电路，所述感应电路感应所述感应电路包括信号采集单元、信号调理单元和信号转换单元，所述信号采集单元采集所述真空灭弧室的屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位变化信息，经所述信号调理单元进行平衡运算后输入所述信号转换单元。
所述信号采集单元包括相连接的金属基板J1、J3，电容C1，电阻R5和运算放大器U1A，所述屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位会引起金属基板电荷重新分布，通过检测电容c1上的电压则可反映出屏蔽罩上电位的变化。
所述信号调理单元包括相连接的电容C2、C3、C5、C6、C7、电阻R2、R3、R6。
所述信号转换单元包括相连接的运算放大器U2B、转换器U2、电容C4、电阻R1、R4和金属基板J2，U1B、C4调节信号的高频响应，U1B输出的电压改变了流过R1、R4的电流，再由R4反馈到输入端，U2将电压信号转为电流信号。
采用本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统带来的有益效果为：本发明所提出的真空断路器真空度在线监测系统，通过在三相真空灭弧安装电场探头，由于真空灭弧室完全泄漏虽然不会导致屏蔽罩的电位幅值变化，但会产生其相位角改变，通过将三个探头的信号做矢量求和，再通过单片机做数字滤波，去除高频谐波，就可以清晰的发现，三相真空灭弧室中一相或两相泄漏。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明中控制电路的结构图。
图3为本发明中感应电路的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详述：
如图1至图3所示，按照本发明提供的一种真空断路器真空度在线监测系统的实施例，包括三相真空灭弧室1以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头2，还包括与所述电场探头2相连接的控制电路3，所述控制电路对每个所述电场探头2感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构，技术人员通过中央控制机构传来的信息对真空灭弧室进行监控，对真空灭弧室在出现一相或两相泄漏时进行及时的维修，通过在三相真空灭弧1安装电场探头2，由于真空灭弧室完全泄漏虽然不会导致屏蔽罩的电位幅值变化，但会产生其相位角改变，我们通过将三个探头的信号做矢量求和，再通过单片机做数字滤波，去除高频谐波，就可以清晰的发现，三相真空灭弧室中一相或两相泄漏。
参见图2，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述控制电路3包括相连接的信号输入单元31、运算放大单元32、滤波单元33以及信号输出单元34，所述信号输入单元31接收所述电场探头2的感应信号输入至所述运算放大单元32，通过所述运算放大单元32进行矢量求和后输出至所述滤波单元33，所述滤波单元33对经所述信号运算单元32计算后的数值进行低通数字滤波和放大后送入信号输出单元34。
参见图2，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述信号输入单元31包括分别接收电场探头2的感应信号的三个所述接收子单元，所述每个接收子单元分别包括电容C408、C409和C410以及对应串联其上的电阻R422A、R422B和R422C，所述三个接收子单元并联在所述信号运算单元上，SIGA、SIGB、SIGC为三相探头输出信号，通过U400A进行求和，再通过U401A进行低通滤波送入MCU做AD采样分析。
MCU将AD采样取得的数值做IIR低通数字滤波。MCU(Micro ControlUnit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。电路里面的模拟信号转换为数字信号的电路简称AD电路
参见图2，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述运算放大单元32包括运算放大器U400A以及与所述运算放大器U400A相连接的电阻R410、R423、R407和电容C411、C406，所述运算放大器U400A对三个所述接收子单元接收的感应信号进行矢量求和的同时进行放大后输入至所述滤波单元。
参见图2，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述滤波单元33包括相连接的运算放大器U401A和U401B、电容C407、电阻R420、R424、R425，所述运算放大器U401A和U401B对所述信号运算单元输入处理后的信号进行两次低通滤波后输入至信号输出单元。
电容C408、C409和C410作为隔直电容滤除直流分量，运算放大器U400A、电阻R422和R410组成了一个同相输入的求和电路，电阻R423和R407确定放大倍数，电容C406和C411用于消除频率及相位失真。运算放大器U401A和U401B组成一个双运放的低通滤波器，截至频率定在500Hz。
参见图3，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，每个所述电场探头2上均具有一感应电路，所述感应电路包括信号采集单元21、信号调理单元22和信号转换单元23，所述信号采集单元21采集所述真空灭弧室1的屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位变化信息，经所述信号调理单元22进行平衡运算后输入所述信号转换单元23。
参见图3，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述信号采集单元21包括相连接的金属基板J1、J3，电容C1，电阻R5和运算放大器U1A，所述屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位会引起金属基板电荷重新分布，通过检测电容c1上的电压则可反映出屏蔽罩上电位的变化，R5、C1和金属基板组成一个电容分压电路，U1A起到电压跟随器的作用，以便于后续信号处理。
参见图3，按照本发明提供的真空断路器真空度在线监测系统，所述信号调理单元22包括相连接的电容C2、C3、C5、C6、C7、电阻R2、R3、R6，所述信号转换单元23包括相连接的运算放大器U2B、转换器U2、电容C4、电阻R1、R4和金属基板J2，U1B、C4调节信号的高频响应，U1B输出的电压改变了流过R1、R4的电流，再由R4反馈到输入端，U2将电压信号转为电流信号以便于传输时抗干扰。
Claims (9)
1.一种真空断路器真空度在线监测系统，包括三相真空灭弧室以及分别感应所述每相真空灭弧室相位角信息的电场探头，其特征在于：还包括与所述电场探头相连接的控制电路，所述控制电路对每个所述电场探头感应到的相位角信息进行矢量求和后送入中央控制机构。
2.如权利要求1所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述控制电路包括相连接的信号输入单元、运算放大单元、滤波单元以及信号输出单元，所述信号输入单元接收所述电场探头的感应信号输入至所述运算放大单元，通过所述运算放大单元进行矢量求和后输出至所述滤波单元，所述滤波单元对经所述运算放大单元计算后的数值进行低通数字滤波和放大后送入信号输出单元。
3.如权利要求2所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述信号输入单元包括分别接收电场探头感应信号的三个所述接收子单元，所述每个接收子单元分别包括电容C408、C409和C410以及对应串联其上的电阻R422A、R422B和R422C，所述三个接收子单元并联在所述信号运算单元上。
4.如权利要求2所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述运算放大单元包括运算放大器U400A以及与所述运算放大器U400A相连接的电阻R410、R423、R407和电容C411、C406，所述运算放大器U400A对三个所述接收子单元接收的感应信号进行矢量求和的同时进行放大后输入至所述滤波单元。
5.如权利要求2所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述滤波单元包括相连接的运算放大器U401A和U401B、电容C407、电阻R420、R424、R425，所述运算放大器U401A和U401B对所述信号运算单元输入处理后的信号进行两次低通滤波后输入至信号输出单元。
6.如权利要求1所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：每个所述电场探头上均具有一感应电路，所述感应电路感应所述感应电路包括信号采集单元、信号调理单元和信号转换单元，所述信号采集单元采集所述真空灭弧室的屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位变化信息，经所述信号调理单元进行平衡运算后输入所述信号转换单元。
7.如权利要求6所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述信号采集单元包括相连接的金属基板J1、J3，电容C1，电阻R5和运算放大器U1A，所述屏蔽罩上的交流工频电位变化和高频脉冲电位会引起金属基板电荷重新分布，通过检测电容c1上的电压则可反映出屏蔽罩上电位的变化。
8.如权利要求6所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述信号调理单元包括相连接的电容C2、C3、C5、C6、C7、电阻R2、R3、R6。
9.如权利要求6所述的真空断路器真空度在线监测系统，其特征在于：所述信号转换单元包括相连接的运算放大器U2B、转换器U2、电容C4、电阻R1、R4和金属基板J2，U1B、C4调节信号的高频响应，U1B输出的电压改变了流过R1、R4的电流，再由R4反馈到输入端，U2将电压信号转为电流信号。
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