LabVIEW的真空開(kāi)關(guān)真空度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

1、LabVIEW的真空開(kāi)關(guān)真空度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析 開(kāi)發(fā)了真空開(kāi)關(guān)真空度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于屏蔽罩的電勢(shì)和屏蔽罩外的電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系，采用自制電場(chǎng)傳感器測(cè)量在屏蔽罩外側(cè)的場(chǎng)強(qiáng)，并通過(guò)LabVIEW 來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和信號(hào)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效地監(jiān)測(cè)到真空開(kāi)關(guān)真空度衰減的情況。 引言 真空開(kāi)關(guān)滅弧室的真空度是真空開(kāi)關(guān)管的重要性能參數(shù)，真空度的高低直接關(guān)系到真空開(kāi)關(guān)管的儲(chǔ)存壽命，影響真空開(kāi)關(guān)使用期間的耐壓水平和分?jǐn)嗄芰ΑＤ壳?，隨著真空開(kāi)關(guān)在中低壓領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，滅弧室里的真空度在線監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為工程領(lǐng)域的一個(gè)熱門課題。目前，用于真空度在線檢測(cè)的間接方法主要有電光變換法、耦合電容法等?，F(xiàn)在有一些真空

2、在線監(jiān)測(cè)設(shè)施已投入測(cè)試運(yùn)行，但由于惡劣的電磁環(huán)境和昂貴的傳感器成本，且監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量的靈敏度、準(zhǔn)確度和可信度很難滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求。 為解決真空度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，基于屏蔽罩電勢(shì)和真空開(kāi)關(guān)真空度之間的關(guān)系，本課題組已經(jīng)研制整體絕緣的電場(chǎng)傳感器，該傳感器是由光電材料組成，它能承受40 kV 的高壓并且具有高靈敏度和抗干擾能力，將其放入屏蔽罩和接地網(wǎng)之間的電場(chǎng)中檢測(cè)屏蔽罩電勢(shì)的變化，然后判斷真空度的變化趨勢(shì)。真空技術(shù)網(wǎng)(http:/)認(rèn)為所研究的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分考慮了電磁干擾，在硬件與軟件方面采取了有效的抗干擾措施，如光電信息傳輸與多標(biāo)準(zhǔn)信息處理，這些措施能確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，而且該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能

3、同時(shí)在線監(jiān)測(cè)多個(gè)真空開(kāi)關(guān)柜，由于構(gòu)造簡(jiǎn)單和成本適中，十分易于推廣。 1、檢測(cè)原理 真空斷路器在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生不同程度的真空度降低現(xiàn)象，真空度降低原因有: (1) 開(kāi)關(guān)本體構(gòu)造上的缺陷造成微量漏氣，這種漏氣平時(shí)檢測(cè)不到，只有經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的積累，降低到一定程度才能被檢測(cè)到。 (2) 滅弧室的制造材料含有一定的氣體雜質(zhì)，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行慢慢析出，造成滅弧室氣壓上升。 (3) 在開(kāi)關(guān)操作運(yùn)行過(guò)程中，由于外力造成滅弧室損壞，從而引起真空開(kāi)關(guān)真空度降低。 滅弧室內(nèi)的真空度正常時(shí)，僅需幾百伏的電壓就可維持帶電觸頭與中間屏蔽罩之間由場(chǎng)致發(fā)射引起的電子電流。屏蔽罩積累的負(fù)電荷使其負(fù)電位幾乎到達(dá)電極電壓峰值;滅

4、弧室內(nèi)真空度劣化時(shí)，滅弧室內(nèi)的氣體密度變大，場(chǎng)致發(fā)射的電子被氣體分子吸附后成為負(fù)離子。由于負(fù)離子質(zhì)量大，漂移速度慢，使上述電子電流減小，屏蔽罩絕對(duì)值電勢(shì)降低;滅弧室內(nèi)真空度劣化為大氣壓時(shí)，場(chǎng)致發(fā)射電子全部被氣體分子吸附為負(fù)離子。由于離子在電場(chǎng)下漂移形成的阻性電流很小，與容性電流相比可以忽略不計(jì)，故大氣條件下，屏蔽罩電勢(shì)由導(dǎo)電桿與屏蔽罩之間的分布電容和屏蔽罩與機(jī)殼之間的分布電容的分壓決定。通過(guò)屏蔽罩電勢(shì)的變化過(guò)程即可推知滅弧室內(nèi)真空度的劣化過(guò)程。 由于屏蔽罩內(nèi)電勢(shì)的改變將引起屏蔽罩附近的電場(chǎng)的改變，故在屏蔽罩外側(cè)( 附近) 的電磁場(chǎng)里放置傳感器，通過(guò)測(cè)量屏蔽罩附近的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，檢測(cè)屏蔽罩的電勢(shì)變

5、化，即能實(shí)現(xiàn)真空度衰減情況的在線監(jiān)測(cè)。 圖1 為檢測(cè)屏蔽罩電勢(shì)的示意圖。在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展了自制傳感器的輸出電壓與真空滅弧室的真空度之間關(guān)系的試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果如圖2 所示。當(dāng)滅弧室中的氣壓上升到0.1 Pa( 意味著真空度下降)時(shí)，傳感器輸出電壓開(kāi)始明顯下降，采用電場(chǎng)傳感器能有效的監(jiān)測(cè)到真空度的衰減過(guò)程。 圖1 檢測(cè)屏蔽罩電勢(shì)的示意圖 圖2 傳感器輸出電壓與真空度之間的關(guān)系 2、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造 2.1、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由傳感器、工業(yè)計(jì)算機(jī)、多通道高速數(shù)據(jù)采集卡和多通道光纖通信設(shè)備還有信號(hào)傳遞控制板組成，系統(tǒng)構(gòu)造框圖如圖3 所示。 圖3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造功能圖 2.2、傳感器原理 結(jié)合電場(chǎng)檢測(cè)功能為一體的傳感器由電子器件和光電子元件組成，是完全電絕緣的，主要包括基于靜電感應(yīng)原理的電場(chǎng)感應(yīng)部分、專用放大