1.绪论
随着我国高压电网的建设的不断深入，越来越多的真空设备被应用到电力系统中，截至1998年我国中低压领域中真空断路器占了很大比重。真空断路器的核心部分是真空灭弧室，灭弧室的核心参数是其真空度值。真空度直接关系到断路器的绝缘能力，当真空灭弧室真空度降低时就不能可靠关断短路电流，真空度劣化到一定程度甚至无法关断正常电流。所以，必须实时关注真空度变化。用户不但希望在真空灭弧室出厂以前能准确测出其真空度，计算得出真空寿命，更重视灭弧室工作状态下实现真空度检测。随着国家电力需求的日益增长，人们对供电的可靠性有了越来越高的要求。为了达到高标准的供电可靠性，我们必须对高压开关的维修采用高标准。高压开关的维修发展史，经历了一个从事后维修到预防维修再到预知维修的演变过程，也就是从离线维修到在线维修的发展过程。预知维修的原理强调把设备状态作为基础进行的维修，也称为“状态维修”。它通过各种手段对运行中的开关设备进行诊断和评估，然后再依据评估结果进行由针对性的维修。定期离线维修在电力系统中暴露出很多不足的地方:离线维修需大连理工大学硕士学位论文要断电进行，然而很多重要的电力设备不能轻易停止运行;停电以后设备的状态和运行中设备状态一般是不一样的，这样会影响判断的准确性;离线维修是周期性检查，不是连续实时的监测，开关设备极可能在维修间隔期间出现故障，造成我们不能及时维修的后果;因为是定期诊断维修，即使设备工作良好，仍然需要按计划进行诊断维修，会造成大量人力物力的浪费，严重时会因拆卸组装过多而损坏，即维修过度;由于维修人员疏忽造成维修不当引起事故的情况也越来越多。只有借助于在线监测诊断技术，准确掌握开关设备的健康水平，才可以在未发现问题的情况下让真空开关继续运行工作，或者在发现问题的情况下根据问题的严重程度让真空开关退出运行进行检测维修。“在线监测”是在电气设备正常工作运行的状态下，通过技术手段收集能反映设备运行状态的特征量，达到对设备的状态作出分析判断的目的。在线监测是电力系统设备安全运行维护的新兴技术。近些年以来，在线监测技术发展很快，它与一系列高新技术的发展密不可分，这些高新技术包括了传感技术、微电子技术、计算机技术、光纤技术、信号处理技术和人工智能系统技术等。在线监测技术的应用既可以提高电力系统设备元件的可靠性，也能够为我们减少维修次数、降低检修费用、减少不必要的停电时间，有着非常可观的经济效益。
对于真空断路器而言，最难实现的就是真空度的直接在线检测。本文在前人研究的基础上，认真分析了各种真空度离线现场检测和真空度在线监测的方法，并结合实际提出了一种基于AVR单片机的真空灭弧室真空度在线监测的理论方法，并进行了相关实验研究和理论分析。在课题中着力完成以下工作:设计了一套真空灭弧室真空度在线检测系统。在真空度在线检测中，主要设计了相应的电容传感器和信号采集处理系统。最后根据实验结果来确定真空灭弧室的真空度，实现真空灭弧室真空度的在线监测。木论文共分为五章，各章节主要内容安排如下:第一章主要阐述了真空灭弧室真空度在线检测的意义，介绍了真空开关的基本理论，分析了国内外真空灭弧室真空度检测的方法，并提出了文本主要的研究内容。第二章对真空灭弧室的放电机理进行了理论分析，分析了真空灭弧室屏蔽罩电位的形成过程，在此基础上提出了基于祸合电容法的真空度在线检测的方法。第三章内容是真空度在线检测系统的硬件和软件设计，主要包括了传感器部分的实现、信号调理部分的实现和AVR单片机数据采集处理部分软硬件的实现。第四章内容是进行真空度在线检测系统的实验平台搭建。第五章内容是真空度在线检测系统的实验过程和实验结果，主要完成了真空度的标定过程，得到了真空度标定数据和标定曲线，最后完成了真空度在线检测系统的企业现场安装。
3在线检测系统的硬件实现....................................................... 14
3.1硬件基本组成单元.................................................. 14
3.2传感器的实现.............................................................15
3.3信号调理电路....................................... 16
4真空度在线检测系统的实验平台设计..........................17
4.1实验系统平台介绍............................17
4.2实验系统平台组成............................25
5真空度在线检测系统实验结果与现场安装............... 30
5.1准备工作................................................... 30
5.2传感器标定......................................................... 30
5.2.1传感器的标定过程........................................ 30
5.2.2标定实验结果分析................ 34
5.3系统现场安装..................................... 35
结论
真空断路器在中低压领域中的应用己经有30多年历史了，它与油断路器、空气断路器和磁吹断路器等传统的开关装置相比具有明显的优势。随着我国电力系统主导的中压开关去油化的进程的不断深入，真空开关在未来必定会占据主导地位，得到更加广泛的应用。真空断路器的关键部分就是真空灭弧室，真空灭弧室的真空度是用户关注的焦点。灭弧室的真空度直接影响到真空断路器的开断性能和机械寿命。因此真空灭弧室真空度的在线检测成为一个重要的问题。真空度的在线检测就是在不改变真空断路器的主体结构和带电条件下，都能够实时在线检测灭弧室的真空度变化，确保真空断路器能够运行在可靠状态。本文在当前国内外真空度检测研究现状的基础上，设计了一套比较实用的真空开关灭弧室真空度在线检测的系统。本文所研究的课题是真空断路器其灭弧室真空度的在线检测，在藕合电容传感器的基础上，设计了基于AVR单片机的真空度在线检测装置，丰富了真空度在线检测的系统。本文设计的基于AVR单片机的真空度在线检测系统能够应用于真空度的在线检测。有关在真空度检测过程中由于真空灭弧室的额定电压发生波动而造成的真空度测量的误差将在以后的学习中继续研究并加以改进，同时提高信号采集处理系统的精度也是下一步的主要研究目标。
参考文献
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