一、   产品概述

　  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、电光变换法、耦合电容法、旋转式电场探头法等，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。我公司历时多年自主研发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。

二、在线监测原理

　　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。

图1 电压等级和起始放电压力的关系(帕邢曲线)

　　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3.6～40.5 kV 电压等级的真空断路器，真空度允许的最大值约为1.33×10-2 Pa。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，真空泄露往往不易察觉。在这一持续过程中，当真空度下降到约10-2～10 Pa时灭弧室进入亚真空状态，在额定工频电压下，灭弧室内部存在电离现象，并伴有各种物理、电磁信号的产生。在线监测的目标就是采取一种有效的检测手段，能够在真空度下降初期及时检测到有关信息，提前排除故障设备，消除安全隐患。因此我们关心帕邢曲线10-2～10 Pa 真空压力范围下灭弧室内放电情况。

　　在额定工频电压下，真空灭弧室内主触头与屏蔽罩间存在局部放电现象。下面从稳恒态工频电压下的真空击穿机制方面说明放电过程。依据放电机理不同可将放电过程分为两个阶段。第一阶段，当灭弧室内真空度处于正常范围时，电极与屏蔽罩间电子平均自由行程远大于二者间距离，碰撞电离几乎不可能发生。屏蔽罩与导杆间存在的电荷电流完全由表面发射构成。放电周期性出现在正弦电压峰值附近，电流幅值在数十微安到数毫安范围之内。

　　第二阶段，当灭弧室内真空度下降到一定程度，此时电子平均自由行程接近甚至小于电极与屏蔽罩之间的距离，灭弧室绝缘水平下降，碰撞电离发生的几率增大，此时电子与气体分子发生碰撞电离的几率增大，碰撞电离占据主要地位，即出现汤森放电现象。放电还引起屏蔽罩上电位幅值的变化。随着放电过程持续，电极和屏蔽罩间的电压逐渐降低，放电随之减小，同时气体的绝缘性能逐渐恢复，一段时间后放电暂时停止。整个放电过程表现为不断的重复充电—放电过程，该过程一直持续直到外加的交流电压小于此时的击穿电压。

　　灭弧室在真空度下降到10-2 Pa 附近时，屏蔽罩电平开始出现变化， 金属导杆和触头及屏蔽罩之间出现微弱的放电，并朝电晕及辉光放电现象过渡，同时向空间辐射电磁波信号。断路器局部放电电磁波的特性，决定了真空度检测能否实现。局部放电信号具有如下特点：1)电极对屏蔽罩从非自持放电过渡到自持放电。当真空度下降到一定程度，出现放电现象，并伴随有电磁波辐射;2)辐射电磁波主频段一般在2~200 kHz，出现次数频繁，持续时间较长;3)低频电磁波在空气中传播衰减较小，天线传感器可安装在真空灭弧室安全距离之外。

　　安装在真空断路器外侧的传感器耦合局部放电电磁波信号，将捕捉到的电磁波信号送入在线监测装置，经过相应的滤波，放大环节将相关数据送达中央程序处理器CPU 进行判断处理，实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下真空度的实时在线监测系统

二、   功能特点介绍

1、 主要功能

Ø  实时监测断路器运行状态；

Ø  断路器真空度监测、异常放电监测

Ø  实时监测高压电压波动含接地、断线、过欠压报警；

2、 主要特点

Ø  采用微波差分接收天线设计，能充分监测断路器异常磁场波动；

Ø  抗电磁冲击及电网操作冲击能力强；

Ø  将天线接收处理一体化，24位采样AD 保证采样精度，DSP 双核处理。及时本地处理与计算，数据打包上传至主机显示；

Ø  采用采用窄带滤波技术 、模糊算法、快速傅里叶变换、周期分组、类数据库匹配算法可以排除现场各种干扰

Ø 

三、   产品介绍

1、 人机界面介绍

人机界面主要由液晶显示屏、指示灯、按键组成。液晶显示屏显示装置运行或用户操作时的相关信息。按键分别为：向上键、向下键、取消/设置键、确定键、复位键。

指示灯自上向下依次为：运行、故障、告警、通讯指示灯。

2、 按键功能介绍

（1）向上键：

Ø 使选中的数据的值增加“1”；

Ø 使光标上移以选择不同的设定对象；

主要应用于修改数字或菜单选择中。

（2）向下键

Ø 使选中的数据的值减少“1”；

Ø 使光标下移以选择不同的设定对象；

主要应用于修改数字或菜单选择中。

（3）取消键

菜单操作返回、或者设置不保存

（4）确定键：

Ø 在选择设定对象时，用于选择确定，进入下一级对象设定界面；

Ø 在“定值设置”的各个设置过程中用以确定当前项设置或输入并进入下一项的设置或输入（光标自动移动）；

（5）复位键：

Ø 需要进行系统复位时按复位键，系统自动复位；

注意：复位后日期和时间不会改变，请用户放心使用。

3、 指示灯与报警介绍

（1）运行指示灯：

用于表示装置运行状态，当装置运行正常时，指示灯循环闪烁。

（2）故障指示灯：

用于表示监测对象的故障情况，当监测对象出故障时，指示灯亮，监测对象正常运行时，指示灯灭；

（3）通讯指示灯：

用于表示485通讯接口通讯的状态，当装置与上位机正常通讯时，指示灯闪亮，不通讯时，指示灯灭；

（4）告警指示灯：

用于表示监测断路器出现真空度下降趋势的故障情况，指示灯亮，监测对象正常运行时，指示灯灭；

4、 功能操作

按键说明：

l  ▲：根据液晶屏所显示的菜单项标号向上选择相应的功能；所要调整的参数值加1。

l  ▼：根据液晶屏所显示的菜单项标号向下选择相应的功能；所要调整的参数值减1。

l  确认：根据液晶屏所显示的菜单项标号选择相应的功能。

l  返回：确认更改设置；返回上一级菜单。

l  复位：单片机重启。

系统正常启动后，进入主界面，液晶屏显示当前运行状态，可通过菜单查询、修改参数界面如下。

  

1、日期时间设置：如需更改装置日期时间，在主菜单界面上选择“时间设置”功能，进入如下图的设置界面。首先进行年份设置，按▲▼键加减。

  2、定值设置：装置可根据现场情况实时调整判据的关键项，按▲▼选择要 修改的定值项，按确定键进入修改。如下图：备注：按确定显示◆表示进入已定值修改界面，按▲▼修改定值。按确定保存进入下一设置。界面如下：

过压越限：系统电压超过设定值，装置报过压。

欠压下限：系统电压低于设定值，装置报欠压。

真空告警：真空度监控结果值。这个一个比较值完好显示100%，告警90%即下降了10%

3、出口测试：装置可模拟报警输出方便调试检查，按▲▼选择按确定键输出相应报警。备注：只有报警复位后才能返回主界面。界面如下：

4、测量显示：在主菜单上选择“测量显示”功能查看测量值。按返回键返回主菜单。

5、站号设置：装置站号的作用在第六节中提及。装置出厂默认站号为01。如需更改，在主菜单界面选择进入。

四、   技术指标

工作电源：       85~264VAC, 120~370VDC

绝缘性能：       外壳和端子间＞100MΩ

外壳防护：       IP43