XPE-741斷路器真空度線上監測裝置

真空斷路器真空度的線上監測裝置是真空斷路器真空度線上監測的一種有效手段,它能在真空斷路器正常工作時進行分析和診斷,根據監測結果可有計畫地安排、實施正確的維護方案。本文系統介紹了真空斷路器真空度線上監測的基本原理、線上監測方法、裝置構成及監測數據的處理。

基本介紹

• 中文名：XPE-741斷路器真空度線上監測裝置
• 靈敏度：精度0.01PA
• 特點：小於1W
• 信號檢測：非接觸式微波感測

產品簡介

XPE-741斷路器真空度線上監測裝置能夠24小時線上監測，採用全球最新科技非接觸式微波感測技術，使用無源感測技術檢測微波信號，捕捉真空斷路器運行狀態下真空度異常時的特殊反饋信號，無須停電維護，真正意義上實現了VCB線上監測功能。通過硬體和軟體的有效配合，成功避開了磁場、電場、電弧等各種干擾信號，做到事故預警，解決了真空泄露導致的開關爆炸問題。

真空斷路器線上監測

系統特點

·靈敏度：精度0.01PA；

·特點：小於1W；

·信號檢測：非接觸式微波感測；

·外部信號輸出：

信號輸出，接點輸出由繼電器自保持，通過復歸信號打開；

·手動自檢功能：

帶有手動自檢功能，對裝置進行完成迴路的自檢。按下裝置正面的“自檢”按鈕開始自檢，自檢的實驗信號由裝置閉環自產，從輸入部分疊加，效果和輸入檢測信號相同；

·實時自檢功能：

裝置實時對信號發生迴路、信號反饋迴路、AD採樣、開出等重要迴路進行自檢；

·裝置失電告警：

裝置電源消失時，裝置單獨接點輸出。

·24小時線上監測功能

該產品通過和德國科學家緊密合作，採用全球最新科技非接觸式微波感測技術，使用電極式無線感測器發出檢測信號，並捕捉真空斷路器正常運行狀態下真空度異常時的特殊反饋信號，無需停電維護，真正意義上實現了VCB線上監測功能。

·技術先進,性能穩定

該產品從硬體上採用精密電阻,NPO級電容及高頻寬、高速的運行放大器來構成隔離、帶通濾波放大迴路，有效濾除各種雜波；採用極小功率的微波定向發射晶片，發射功率遠低於普通手機，輻射距離小於30cm，對人身及其他設備不會產生任何影響；採用高速24位AD實現高解析度採樣；採用高速大規模浮點DSP晶片保證運算的快速性和穩定性。軟體採用VC++語言編程，藉助高速神經元網路技術和小波變換技術，從大量紛繁複雜的數據中精確提取有效數據。通過硬體和軟體的有效配合，成功避開了磁場、電場、電弧等各種干擾信號。

·簡單可靠，維護方便

不需維護，具有運行中實時自檢和隨機的手動自檢功能。裝置自身集成了多種抗快速瞬變、抗雷擊等抗干擾器件，自身可靠性極高，壽命15年。

·價格低廉，性價比高

裝置採用了世界最新高集成度晶片，有效降低了造價，設備得以大範圍普及。由定期檢修變為狀態檢修，將大大減少VCB停電檢修的時間和次數，帶來可觀的直接經濟效益。

·體積小巧，安裝簡便

該產品體積小巧，便於安裝於開關櫃中。不受電壓等級及安裝環境的影響。微波天線感測器和VCB採用非接觸式安裝,無需改變運行VCB已有狀況，既適用於運行中VCB加裝線上監測功能，也適用和真空斷路器或開關櫃生產廠家配合，自帶線上監測功能一體出售。

產品用途

真空斷路器在運行過程中真空度會逐步下降，真空泄漏到一定程度，分合閘時開關櫃會發生爆炸，嚴重者波及整個高壓櫃室連環燒毀。儘管國家執行了定期檢修制度，但因現場對真空度無法檢測，只能通過破壞性高壓試驗驗證，由於國內真空泡技術水平的限制，兩次檢修期間發生真空泄露導致開關爆炸時有發生，給用戶造成了慘重的損失。事實上，真空斷路器複雜的密封結構也不允許用戶進行常規手段進行檢修。真空度線上監測已經成為一次設備狀態檢修的重要組成部分，國際國內眾多電力專家都在為之努力而沒有攻克。

該產品通過非接觸式感測器實時捕捉運行狀態中的真空斷路器（以下簡稱VCB）在真空度下降時發生的特徵變化，在VCB發生真空泄漏初期及時告警，提醒運行人員及時處理，杜絕因真空泄漏導致的開關爆炸。真空度線上監測裝置的誕生徹底釋放了運行檢修人員的精神壓力。

檢測原理

當滅弧室真空度正常時，僅需幾百伏的電壓就可以維持帶電觸頭與中間禁止罩之間由場致發射引起的電子電流，禁止罩積累的電荷使得禁止罩上的電位較高，最高可接近電源電壓的峰值，且比較穩定；真空斷路器的金屬導桿和觸頭與禁止罩之間相當於一個電容器，真空斷路器的禁止罩對地也相當於一個電容器。當真空度降低時，滅弧室內的氣體密度變大，內部氣體壓力的升高將導致氣體分子、金屬粒子、各種粒子增多，從而引起絕緣特性下降，預擊穿電壓降低，發生預擊穿的幾率增多，產生預放電，導致禁止罩電位下降，並使真空斷路器周邊電場強度發生變化。在內部氣體壓力開始變化時這種變化不是很明顯，但到一定值時電場變化變得十分明顯，然後又趨於緩和，其變化曲線類似於低通濾波器。因此利用這一曲線，通過外加特定的微波信號穿透VCB，收集反饋信號的變化，可以較好地判斷內部氣體壓力的變化趨勢。

當內部氣體壓力進一步升高時，金屬導桿和觸頭主要通過導電氣體對禁止罩充放電，由於禁止罩對地的電容很小，少量的電荷堆積即可大幅度減小觸頭附近的電場強度。因此難以形成穩定的導電性通道。而可能在觸頭的邊緣形成電暈，此刻通過外加特定的微波穿透信號，該電暈使得禁止罩上的反饋信號周期性出現，檢測這個特定的反饋信號的存在，就可以反映內部氣體壓力的變化。

由安裝在真空斷路器現場的天線感測器檢測到禁止罩周圍的反饋信號電場的變化，通過信號輸送通道和相應的濾波，放大以及轉換器件將相關數據送達中央程式處理器（CPU）進行判斷處理。由於真空斷路器中的反饋信號和周邊的電場與真空斷路器現場的干擾噪聲信號處於同一數量級的電場環境之中,因此必須從硬體和軟體上採取抗干擾措施,保證系統有很強的抗干擾性能,使系統獲得有效可靠的故障真實信號。為此，天線感測器發射、採集元件必須儘可能安放在禁止罩的附近，在硬體的各個環節上必須採用禁止、隔離、濾波、放大，選擇合適的頻帶等措施避開干擾噪聲的頻譜。

抗干擾措施

電力系統的運行環境是一種異常複雜的電磁環境，尤其是在高壓開關櫃中表現的更為嚴酷。它包括了磁場、電場、電弧干擾及電火花干擾。在硬體上，我們要設計合適頻譜範圍的帶通濾波迴路濾除噪聲干擾，在軟體上也必須採取相應的抗干擾迴避措施。

由於運行中斷路器發生真空泄露時通常是一個較緩慢的過程，其反饋產生的特殊信號和其它干擾信號相比有次數頻繁，持續時間長的特點，在軟體上，我們以模糊數學理論和小波變換理論為基礎，結合以下兩點特徵來判斷是否為真正的真空泄露時的特殊反饋信號：

1.判斷是否在外加信號的一個時間周期產生了反饋信號。根據隨機抽樣理論，設備自身隨機控制產生外加信號的時間點和頻譜脈寬，使反饋信號變成隨時檢測又可以控制抽取的判斷依據，完全排除了現場干擾可能導致的信號重疊。

2.此特定頻譜上的反饋信號是否可以在一定時限內不間斷出現。

通過基於此的硬體和軟體上的結合處理，YJ-VM-100型真空斷路器線上監測裝置有效地解決了在複雜環境下對滅弧室內真空度的正確判斷。

性能特點

24小時線上監測功能

國內VCB線上監測技術多停留在概念研究階段，市場少見成熟產品出現。本產品通過和德國科學家緊密合作，採用全球最新科技非接觸式微波感測技術，使用電極式天線感測器發出檢測信號，並捕捉真空斷路器正常運行狀態下真空度異常時的特殊反饋信號，無須停電維護，真正意義上實現了VCB線上監測功能

技術先進，性能穩定

該產品從硬體上採用精密電阻，NPO級電容及高頻寬、高速的運算放大器來構成隔離、帶通濾波、放大迴路，有效濾除各種雜波；採用極小功率的微波發射晶片，實現高可靠的微波信號發射；採用高速24位AD實現高解析度採樣；採用高速大規模浮點DSP晶片保證運算的快速性和穩定性。軟體採用VC++語言編程，藉助高速神經元網路技術和小波變換技術，從大量紛繁複雜的數據中精確提取有效數據。通過硬體和軟體的有效配合，成功避開了磁場、電場、電弧等各種干擾信號。

簡單可靠，維護方便

不需維護，具有運行中自檢和隨機的手動自檢功能。

裝置自身集成了多種抗件，自身可靠性極高，壽命長達十年以上。

價格低廉，性價比高

置採用了世界最新高集成度晶片，有效降低了造價，設備得以大範圍普及。由定期檢修變為狀態檢修，將大大減少VCB停電檢修的時間和次數，帶來直接的經濟效益。和目前市場上普遍採用的真空斷路器停電離線檢測設備相比，成本低廉，成為真空斷路器的保護神。

體積小巧，安裝簡便

該產品尺寸為長150mm寬205mm高46mm，體積小巧，既可以嵌入式安裝在開關櫃面板上，也可以掛壁式安裝在開關櫃內。裝置不受電壓等級及安裝環境的影響。

微波天線感測器和VCB採用非接觸式安裝，無須改變運行VCB已有狀況，既適用於運行中VCB加裝線上監測功能,也適用和真空斷路器或開關櫃生產廠家配合，自帶線上監測功能一體出售。