一种高压配电装置内真空管真空度在线监测装置及其方法，装置中电容耦合器完成交流电场信号的耦合，耦合电场信号由电容分压器低压臂引出至信号拾取电路，拾取信号整流滤波处理后，通过压频转换电路变成频率信号，频率信号经光耦隔离后传送至微处理器单元。微处理器对采集到的信号进行软件处理和分析，从而实现分辨率为１０－２的真空度在线监测功能，声光报警单元实现真空度劣化预报警功能，通讯单元支持本监测系统与其它监测系统并网集成连接，方便数据的集中处理、分析和共享。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ｐｏｃｋｅｌｓ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，是一种功能比较完备的实时监测装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于真空管真空度的在线监测装置及其监测方法，尤其是一种高压配电装置内真空管真空度的监测装置及其方法。
技术介绍
长期以来高压配电装置内真空管由于真空度劣化而引发的爆炸事故时有发生，为此采用脉冲磁控放电法对高压配电装置内真空管真空度进行检测，该方法重复性较好，但在检测时需要开关断电，不能连续监测真空度的变化情况；交流耐压法也是目前电力开关行业的一种常用方法，该方法能够作为判定真空开关能否投入电网运行的直接判据，但只能提供一个粗略判定，不能判断真空度变化趋势，是一种定性的判断方法；采用基于冷阴极磁控放电法的监测装置对真空管真空度进行检测，可以连续地对真空度变化情况实现在线监测，但需要在真空灭弧室静触头端密封盖板上加装一个微型的真空度传感器，需要对灭弧室结构进行改造，因此该装置不能够对现场使用的真空管的真空度进行在线监测。 真空开关真空度在线监测是要在开关带电状态和不改动开关主体结构的前提下，无论开关处在合闸或分断状态下都能够实时监测其真空度变化。光电变换法是能够满足这种要求的一种监测方法。该方法采用BSO等晶体制作的Pockels电场探头将屏蔽罩周围的电场信号转换为光信号传输，然后对光信号进行处理，从而间接达到对真空管真空度监测的目的，但构成其光电探头的光电晶体传感元件有其致命的弱点就是温度稳定性低，难以适应配电装置内温升变化，同时，与探头配套的装置结构复杂、成本较高，难于大面积推广。 还有公开号为01272070. 4的一种"一种电容分压式电场探头"，该专利技术由探头电极、电容分压器、低通滤波器、压频转换器、接地金属板构成，由电容分压器分压得到的电场信号直接进入低通滤波器，滤波信号进行压频转换后得到与屏蔽罩电位大小呈正比的频率信号，通过对频率信号的测量来间接监测电场的大小。但是通过试验可以很容易发现通过普通的信号测量电路从高容抗的电容分压器中取样出来的交流电压信号是一个零点不断发生漂移的不稳定信号，不经过特殊的信号拾取电路无法将其无失真地拾取，针对此在本专利中设计了高输入阻抗的信号拾取电路；另外由于从电容分压器取样出来的信号是工频的交流电压信号，而压频转换芯片一般是将单极性的直流信号转换为频率信号的，无法将工频交流信号转换为数字脉冲形式的频率信号，针对此本专利在压频转换器前端设计了精密整流滤波电路。该专利最大的不足就是没有与现有高端CPU芯片结合做进一步的深入研究，无法以一种装置的形式安装在高压配电装置内真空管处实现真空管真空度现场在线监测，所以仍然不能够实现真空管真空度在线监测的目的。
技术实现思路
本专利技术针对高压配电装置内发热元件比较多，其自身是一个比较大的热源体，配 电装置内部温度要比周围环境温度高出很多，而现有能满足高压配电装置内真空管真空度 在线监测要求的监测装置存在温度稳定性差，测量不准确等问题。本专利技术提供一种稳定性高、测量数据准确的高压配电装置内真空管真空度在线监测装置及其方法。 本专利技术中高压配电装置内真空管真空度在线监测装置，包括电容耦合器、电容分 压器、信号拾取电路、精密整流滤波电路、压频转换电路、微处理器单元、声光报警单元和通 讯单元，其特征在于电容耦合器是由金属板I和接地金属板II构成，其间由电容分压器连 接，交流电场信号由电容分压器低压臂引出至信号拾取电路，拾取信号通过精密整流滤波 处理后，由压频转换电路将其转换成频率信号，频率信号经光耦隔离后送至微处理器的捕 获单元，微处理器通过I/O 口与声光报警单元相连接，通过控制总线与通讯单元相连接。 在上述装置的方案中，所述的电容耦合器的金属板I和金属板II之间由绝缘子连 接，屏蔽壳与金属板II联结，与金属板I间由绝缘粘合剂联结；所述的电容分压器是由三个 同种介质的电容串联构成， 一个高压臂电容和两个低压臂电容，高压臂电容与金属板I有 电气连接，两个低压臂电容与高压臂电容串联后与金属板II有电气连接，经电容分压器分 压后的交流电场信号由两低压臂电容引出，引出信号连接至信号拾取电路；所述的信号拾 取电路是由两个静电计级高输入阻抗运算放大器U1、 U2和一个集成差分运算放大器U3构 成三运放测量电路，在差分运算放大器U3的输出端设置有运算放大器U4构成的同比例运 算电路，运算放大器U4的输出信号进入精密整流滤波电路；所述的精密整流滤波电路由运 算放大器U5、运算放大器U6、开关二级管D1、开关二级管D2和电阻电容构成，其输出信号进 入压频转换电路；所述的压频转换电路是由压频转换芯片U7和电阻电容构成，其转换后的 频率信号经过光耦隔离后送至微处理器的捕获单元；所述的微处理器单元是由处理器芯片 U15及其外围电路构成，微处理器芯片通过I/O 口与声光报警单元连接，通过控制总线与通 讯单元连接。 本专利技术中一种用于上述的高压配电装置真空管真空度在线监测装置的监测方法，该方法是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的，其实施监测时金属板I紧靠真空管壁，金属板II与信号调理电路的电源地相连接后通过配电装置的金属外壳接地；两块金属板构成的电容耦合器实现交流电场信号的耦合作用，耦合电场信号由电容分压器分压后，得到一个与屏蔽罩交流静电电位大小呈正比的交流电压信号，该信号由电容分压器两低压臂电容引出，经高输入阻抗的信号拾取电路拾取，拾取信号通过精密整流滤波电路处理后进入压频转换电路，压频转换电路将其转换为频率信号，由此得到与屏蔽罩电位大小呈正比的频率信号，频率信号经光耦隔离后进入微处理器的捕获单元，微处理器利用其存储器内部固化的程序完成信号的频率计算及其对应真空度的关系处理，装置中的微处理器通过对频率信号的软件处理后，实现分辨率为10—2的真空度在线监测。 本专利技术监测装置不仅消除了其它监测装置结构复杂，温度稳定性差的缺点，而且消除了高压配电装置通过大电流时所产生的强电磁波干扰。其主要特点是无失真地得到了 与真空管屏蔽罩交流静电电位大小呈正比得频率信号，且与现有高端CPU结合构成了具有 真空管真空度现场在线监测、数据处理、真空度劣化预报警和数据通讯功能的监测装置。该 装置在结构设计上紧凑小巧，对高压配电装置配套实施监测时，原装置结构无需变动，只需 在相应处打上安装孔即可，不影响高压配电装置的各种性能，特别是其绝缘性不被影响。该 装置采用常规元件和材料，成本低，工业实现方便，是一种工业上较为实用的功能比较完备 的真空管真空度在线监测装置，从而避免了人工巡检，实现了运行管理自动化作业，提高了 高压配电装置乃至电力系统运行的可靠性。附图说明 图1是本专利技术监测装置的结构示意图； 图2是本专利技术监测装置的探头结构示意图； 图3是本专利技术信号拾取电路原理图； 图4是本专利技术精密整流滤波电路原理图； 图5是本专利技术压频转换电路原理图； 图6是本专利技术声光报警单元原理图； 图7是本专利技术通讯单元原理图。具体实施例方式下面结合附图由实施例对本专利技术的监测装置及其监测方法作出进一步的详细说 明。 实施例1 实施本专利技术所称的一种用于高压配电装置内真空管真空度的在线监测装置如 下 如图1为监测装置的结构图，图2_图7为监测装置各单元电路原理图。该装置包 括电容器耦合器、电容分压器、信号拾取电路、精密整流滤波电路、压频转换电路、微处理器 单元、声光报警单元和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压配电装置内真空管真空度在线监测装置，包括电容耦合器、电容分压器、信号拾取电路、精密整流滤波电路、压频转换电路、微处理器单元、声光报警单元和通讯单元，其特征在于：电容耦合器是由金属板Ⅰ（１）和接地金属板Ⅱ（５）构成，其间由电容分压器连接，交流电场信号由电容分压器低压臂引出至信号拾取电路，拾取信号通过精密整流滤波处理后，由压频转换电路将其转换成频率信号，频率信号经光耦隔离后送至微处理器的捕获单元，微处理器通过Ｉ／Ｏ口与声光报警单元相连接，通过控制总线与通讯单元相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋建成，张国栋，田慕琴，许春雨，郭安林，孙范园，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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