[實(shí)用新型]一種基于微米尺度傳感器的銅金屬蒸氣濃度檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420229701.8
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN203909242U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小華;付鈺偉;榮命哲;劉定新;楊愛軍;汪溟
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳;張波濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電器設(shè)備電壽命監(jiān)控領(lǐng)域，特別的，涉及一種基于微米尺度傳感器的銅金屬蒸氣濃度檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，斷路器是開關(guān)電氣中最重要的設(shè)備之一，其性能的可靠性關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。實(shí)踐表明，斷路器的電壽命是斷路器壽命診斷的重要參數(shù)。但是，目前高壓SF₆斷路器的電壽命特性研究僅有基于N-I_b曲線、能量累積法等少數(shù)大致估算的方法。

現(xiàn)有的電壽命監(jiān)測方法主要依賴于斷路器開斷電流參數(shù)，如累積能量法，是通過累積一定時間內(nèi)斷路器觸頭兩端流過的電流而獲得的能量，將該能量乘以系數(shù)后對應(yīng)于斷路器的電壽命。該方法完全沒有考慮流過觸頭兩端的電流與斷路器觸頭燒蝕之間的復(fù)雜關(guān)系，也未考慮流過觸頭的能量到底有多少用于觸頭的燒蝕，因此所得的結(jié)果非常粗略，難以實(shí)際應(yīng)用。

研究表明，影響電壽命的主要因素是電磨損，包括滅弧室、滅弧介質(zhì)、觸頭三方面，起決定性作用的是觸頭的電磨損。伴隨電弧的燃燒過程，觸頭燒蝕產(chǎn)生大量金屬蒸氣，長期存在于滅弧室內(nèi)。因此，金屬蒸氣的含量與觸頭的燒蝕程度及斷路器的電壽命密切相關(guān)，是診斷斷路器電壽命的關(guān)鍵特征量。

近年來，隨著碳納米管技術(shù)的飛躍發(fā)展，碳納米管傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)勢已逐步應(yīng)用到高壓GIS局部放電的監(jiān)測，使其具備了應(yīng)用到高壓SF₆斷路器電壽命監(jiān)測的可能性。利用微米尺度傳感器監(jiān)測銅金屬濃度來反應(yīng)斷路器的電壽命具有一定可行性，但傳感器微小信號的檢測與信號處理技術(shù)是銅金屬蒸氣濃度實(shí)時監(jiān)測的關(guān)鍵。因此，如何能夠基于微米尺度傳感器監(jiān)測對該傳感器獲得的信號進(jìn)行檢測和信號處理，從而使得該微米尺度傳感器最終得到實(shí)用成為現(xiàn)有技術(shù)亟需解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于微米尺度傳感器的銅金屬蒸氣濃度檢測系統(tǒng)，能夠檢測微型傳感器發(fā)出的電流信號，并最終實(shí)現(xiàn)銅金屬蒸氣濃度的精確測量，從而利用微米尺度傳感器監(jiān)測銅金屬濃度來反應(yīng)斷路器的電壽命。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于微米尺度傳感器的銅金屬蒸氣濃度檢測系統(tǒng)，包括：微米尺度傳感器、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號放大模塊、以及信號采集模塊，其中：

所述微米尺度傳感器通過電極放電將被測氣體濃度轉(zhuǎn)換為電流信號，并輸出至信號轉(zhuǎn)換模塊；

所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括高精密運(yùn)算放大器，利用高精密運(yùn)算放大器將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出至信號放大模塊；

所述信號放大模塊包括儀表放大器，利用所述儀表放大器對所述電壓信號進(jìn)行放大，并輸出至信號采集模塊；

所述信號采集模塊實(shí)現(xiàn)對所述電壓信號的硬件濾波和采集。

優(yōu)選地，所述微米尺度傳感器安裝在斷路器滅弧室內(nèi)壁，并帶有電磁屏蔽罩。所述微米尺度傳感器的安裝位置不宜太靠近噴口。

優(yōu)選地，所述電磁屏蔽罩的材料根據(jù)所干擾電磁場的頻率進(jìn)行選擇。

優(yōu)選地，所述電流-電壓信號轉(zhuǎn)換模塊、信號放大模塊以及信號采集模塊外部套有電磁屏蔽罩，安裝在斷路器之外。

優(yōu)選地，所述微米尺度傳感器的電流信號采用BNC接頭引出，通過屏蔽電纜輸出電流信號。

優(yōu)選地，所述屏蔽電纜在滅弧室接口處密封處理。

優(yōu)選地，所述高精密運(yùn)算放大器應(yīng)用在信號轉(zhuǎn)換模塊中，實(shí)現(xiàn)電流-電壓信號轉(zhuǎn)換，其選擇條件如下：pA級偏置電流、低于mV級的輸入和輸出失調(diào)電壓、pF級共模輸入電容和60-100dB以上共模抑制比。

優(yōu)選地，所述儀表放大器應(yīng)用在信號放大模塊中，實(shí)現(xiàn)電壓的信號的放大，其選擇條件如下：70-100dB以上共模抑制比、1000Ω左右的輸入阻抗、輸入端的輸入噪聲低于10nv/Hz、線性誤差低于0.0001％、輸入和輸出失調(diào)電壓分別低于100μV和2mV。

因此，本實(shí)用新型能夠檢測微型傳感器發(fā)出的電流信號，并最終實(shí)現(xiàn)銅金屬蒸氣濃度的精確測量，具有功耗低，結(jié)果精確，電路簡單，便于實(shí)現(xiàn)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，體積小，便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的基于微米尺度傳感器的銅金屬蒸氣濃度檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的附圖標(biāo)記所分別指代的技術(shù)特征為：

1、微米尺度傳感器；2、信號轉(zhuǎn)換模塊；3、信號放大模塊；4、信號采集模塊。

具體實(shí)施方式