高压断路器灭弧室电弧检测装置的制造方法
高压断路器灭弧室电弧检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于国家电网状态检修在线检测设备领域，特别是涉及一种高压断路器灭弧室电弧检测装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，高压断路器起着非常重要的作用，它负责接通和切断电网负荷电流。在电气设备或线路发生短路时，有继电保护装置控制其自动迅速的切断故障电流。高压断路器的结构主要有:导流部分，灭弧部分，绝缘部分，操作机构部分，其中灭弧室是非常核心的部分。高压开关的类型按灭弧介质分为:油断路器，空气断路器，真空断路器，六氟化硫断路器，固体产气断路器，磁吹断路器。
[0003]电网输送电力的电压电流都是非常大的，在高压断路器分闸过程中，灭弧室内会产生拉弧。拉弧又称为电弧，是一种气体放电现象。放电在性质上和外观上是各种各样的。在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。但当在气体间隙的两端加上足够强的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。放电现象与气体的种类和压强、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。
[0004]电弧的危害是非常严重的，在高压断路器的灭弧室里，要设计各种灭弧方式来降低其危害，即使这样，在电网系统中还是会发生电弧导致的高压断路器解体爆炸的事件，所以在高压断路器设计过程中如何灭弧是一个关键技术。电弧的危害主要有:电弧产生的高温会使触头表面融化，烧坏绝缘材料，灭弧室不好，电弧会使高压断路器触头融化后无法分闸，导致故障。电弧产生的飞弧会伤害周边设备路人，会导致飞弧短路。电弧的存在延长了开关电路故障时间。
[0005]目前高压断路器灭弧室采用的灭弧方式有很多种，有真空灭弧室，油灭弧室，六氟化硫气体灭弧室等，用的最多的是六氟化硫气体灭弧室。现有的高压断路器试验很多就是针对灭弧室工作状态进行的间接测量，如机械特性试验的分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、六氟化硫微水、六氟化硫气密性等。其核心就是检查灭弧室灭弧的性能。因以往技术限制，大多采用众多间接测量的方式，无法采用直接测量的方式进行试验取得数据。
【发明内容】
[0006]针对前述的技术问题，本发明提供了一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，直接测量电弧信号来取得试验数据，提高灭弧室状况分析的准确性。
[0007]本发明的技术方案具体如下:
一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，包括:非晶硅平板探测器、A/D数据处理电路、行驱动电路、时序控制器、处理器、终端显示器;非晶硅平板探测器检测电信号，电信号由A/D数据处理电路变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器，终端显示器显示计算结果。
[0008]所述的非晶硅平板探测器非接触式安装在高压断路器灭弧室外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元、非晶硅光电二极管阵列、二极管电路输出端口；上层为碘化铯闪烁晶体单元，下层为非晶硅光电二极管阵列，非晶硅光电二极管阵列旁边设有二极管电路输出端口 ；所述的碘化铯闪烁晶体单元将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列，由非晶硅光电二极管阵列转化为电信号，通过二极管电路输出端口输出到A/D数据处理电路。
[0009]作为优选，所述的的非晶硅光电二极管阵列是背向双二极管机构阵列，由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。
[0010]工作原理:
本发明的的非晶硅平板探测器探测灭弧室的电弧释放的伦琴射线，由非晶硅平板探测器的碘化铯闪烁晶体单元将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，再由非晶硅平板探测器的非晶硅光电二极管阵列转化为电信号；电信号由A/D数据处理电路进行处理变换为数字信号，这些数字信号经过行驱动电路，加入位置信息，形成段信息；段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，最后将计算的数据信息输送给终端显示器进行显不ο
[0011 ]数据处理依据的核心原理为在电弧产生过程中，电弧释放的光谱数据主要集中在波长为55-63埃、65-77埃、78-89埃三个区间。在采集的数据中，这三个波长段有突起则为灭弧室工作异常，电弧产生能量过多，灭弧性能不符合标准。
[0012]由上述方案可知，本发明结构简单，操作灵活，易于使用;通过在灭弧室旁非接触安装非晶硅探测器结构，能够直接测量电弧数据，改变了以往只能通过间接测量方式取得数据的状况，提高了灭弧室状况分析的准确性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。
[0014]图2是非晶硅探测器底部的背向双二极管机构阵列的结构示意图。
[0015]图中，1.非晶硅平板探测器，2.A/D数据处理电路，3.行驱动电路;4.时序控制器，5.处理器，6.终端显示器;7.连接线，8.手持端，9.显示端；
11.碘化铯闪烁晶体单元，12.非晶硅光电二极管阵列，13.二极管电路输出端口。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明包括非晶硅平板探测器1、A/D数据处理电路2、行驱动电路3、时序控制器4、处理器5、终端显示器6。
[0017]所述的非晶硅平板探测器1通过连接线7连接手持端8。所述的A/D数据处理电路2、行驱动电路3、时序控制器4设置在手持端8，所述的处理器5、终端显示器6设置在显示端9。
[0018]所述的非晶硅平板探测器1非接触式安装在高压断路器灭弧室的外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元11、非晶硅光电二极管阵列12、二极管电路输出端口 13;上层为碘化铯闪烁晶体单元11，下层为非晶硅光电二极管阵列12，非晶硅光电二极管阵列12旁边设有二极管电路输出端口 13。所述的碘化铯闪烁晶体单元11将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列12，由非晶硅光电二极管阵列12转化为电信号，通过二极管电路输出端口 13输出到A/D数据处理电路2。
[0019]电信号由A/D数据处理电路2变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路3加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器4的控制下分批次输入到处理器5进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器6，终端显示器6显示计算结果。
[0020]如图2所示，所述的的非晶硅光电二极管阵列12是背向双二极管机构阵列。由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。首先，列函数驱动产生一个脉冲将开关二极管导通对光二极管电容充电，进入工作状态。当需要转换的光信号传输过来时，光电二极管内光电荷将电容放电，线性驱动脉冲过来对光电二极管电容冲电，充电电荷的数量与光电荷的数量相对应。非晶硅平板探测器1通过检出每一单元的充电电荷量而获取数据。线性脉冲结束后则两只二极管均处于反偏状态，电容将维持在充电状态。数据信息由列函数驱动读取并输出，从而完成光信号数据转换为电信号数据的工作。
所述的开关二极管采用20μπι*20μπι的PIN 二极管，具有非常好的电流开关特性，使得非晶硅光电二极管阵列数据转换速度快，读取输送数据快。光电二极管结电容及分布电容约为1.9pF，使得非晶硅光电二极管阵列具有较高的光量子效率。这种设计具有极好的电性能，制作工艺简单，能很好地提高采样效率，减少数据丢失的几率。这种阵列模式可以很好的获取数据位置信息，并可以获取该位置信息的时间图谱，有助于对高压断路器灭弧室的电弧分析。
[0021]本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化应包括在本发明内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0022]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:非晶硅平板探测器(1)、A/D数据处理电路(2)、行驱动电路(3)、时序控制器(4)、处理器(5)、终端显示器(6);非晶硅平板探测器(1)检测电信号，电信号由A/D数据处理电路(2)变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路(3)加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器(4)的控制下分批次输入到处理器(5)进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器(6)，终端显示器(6)显示计算结果。2.如权利要求1所述的高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:所述的非晶硅平板探测器(1)非接触式安装在高压断路器灭弧室外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元(11)、非晶硅光电二极管阵列(12)、二极管电路输出端口(13);上层为碘化铯闪烁晶体单元(11)，下层为非晶硅光电二极管阵列(12)，非晶硅光电二极管阵列(12)旁边设有二极管电路输出端口(13);所述的碘化铯闪烁晶体单元(11)将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列(12)，由非晶硅光电二极管阵列(12)转化为电信号，通过二极管电路输出端口(13)输出到A/D数据处理电路(2)。3.如权利要求1所述的高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:所述的的非晶硅光电二极管阵列(12)是背向双二极管机构阵列，由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。
【专利摘要】本发明公开了一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，解决了现有装置只能通过间接测量方式取得数据的问题，其特征在于包括非晶硅平板探测器、A/D数据处理电路、行驱动电路、时序控制器、处理器、终端显示器；非晶硅平板探测器检测电信号，电信号由A/D数据处理电路变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器，终端显示器显示计算结果。本发明结构简单，操作灵活，易于使用；通过在灭弧室旁非接触安装非晶硅探测器结构，能够直接测量电弧数据，提高了灭弧室状况分析的准确性。
【IPC分类】H01H33/26
【公开号】CN105489438
【申请号】CN201510912781
【发明人】杨光辉, 陈强, 米东星, 唐健, 曹薇薇, 郝赛
【申请人】国网安徽省电力公司淮北供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
【技术领域】
[0001]本发明属于国家电网状态检修在线检测设备领域，特别是涉及一种高压断路器灭弧室电弧检测装置。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，高压断路器起着非常重要的作用，它负责接通和切断电网负荷电流。在电气设备或线路发生短路时，有继电保护装置控制其自动迅速的切断故障电流。高压断路器的结构主要有:导流部分，灭弧部分，绝缘部分，操作机构部分，其中灭弧室是非常核心的部分。高压开关的类型按灭弧介质分为:油断路器，空气断路器，真空断路器，六氟化硫断路器，固体产气断路器，磁吹断路器。
[0003]电网输送电力的电压电流都是非常大的，在高压断路器分闸过程中，灭弧室内会产生拉弧。拉弧又称为电弧，是一种气体放电现象。放电在性质上和外观上是各种各样的。在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。但当在气体间隙的两端加上足够强的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。放电现象与气体的种类和压强、电极的材料和几何形状、两极间的距离以及加在间隙两端的电压等因素有关。
[0004]电弧的危害是非常严重的，在高压断路器的灭弧室里，要设计各种灭弧方式来降低其危害，即使这样，在电网系统中还是会发生电弧导致的高压断路器解体爆炸的事件，所以在高压断路器设计过程中如何灭弧是一个关键技术。电弧的危害主要有:电弧产生的高温会使触头表面融化，烧坏绝缘材料，灭弧室不好，电弧会使高压断路器触头融化后无法分闸，导致故障。电弧产生的飞弧会伤害周边设备路人，会导致飞弧短路。电弧的存在延长了开关电路故障时间。
[0005]目前高压断路器灭弧室采用的灭弧方式有很多种，有真空灭弧室，油灭弧室，六氟化硫气体灭弧室等，用的最多的是六氟化硫气体灭弧室。现有的高压断路器试验很多就是针对灭弧室工作状态进行的间接测量，如机械特性试验的分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、六氟化硫微水、六氟化硫气密性等。其核心就是检查灭弧室灭弧的性能。因以往技术限制，大多采用众多间接测量的方式，无法采用直接测量的方式进行试验取得数据。
【发明内容】
[0006]针对前述的技术问题，本发明提供了一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，直接测量电弧信号来取得试验数据，提高灭弧室状况分析的准确性。
[0007]本发明的技术方案具体如下:
一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，包括:非晶硅平板探测器、A/D数据处理电路、行驱动电路、时序控制器、处理器、终端显示器;非晶硅平板探测器检测电信号，电信号由A/D数据处理电路变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器，终端显示器显示计算结果。
[0008]所述的非晶硅平板探测器非接触式安装在高压断路器灭弧室外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元、非晶硅光电二极管阵列、二极管电路输出端口；上层为碘化铯闪烁晶体单元，下层为非晶硅光电二极管阵列，非晶硅光电二极管阵列旁边设有二极管电路输出端口 ；所述的碘化铯闪烁晶体单元将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列，由非晶硅光电二极管阵列转化为电信号，通过二极管电路输出端口输出到A/D数据处理电路。
[0009]作为优选，所述的的非晶硅光电二极管阵列是背向双二极管机构阵列，由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。
[0010]工作原理:
本发明的的非晶硅平板探测器探测灭弧室的电弧释放的伦琴射线，由非晶硅平板探测器的碘化铯闪烁晶体单元将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，再由非晶硅平板探测器的非晶硅光电二极管阵列转化为电信号；电信号由A/D数据处理电路进行处理变换为数字信号，这些数字信号经过行驱动电路，加入位置信息，形成段信息；段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，最后将计算的数据信息输送给终端显示器进行显不ο
[0011 ]数据处理依据的核心原理为在电弧产生过程中，电弧释放的光谱数据主要集中在波长为55-63埃、65-77埃、78-89埃三个区间。在采集的数据中，这三个波长段有突起则为灭弧室工作异常，电弧产生能量过多，灭弧性能不符合标准。
[0012]由上述方案可知，本发明结构简单，操作灵活，易于使用;通过在灭弧室旁非接触安装非晶硅探测器结构，能够直接测量电弧数据，改变了以往只能通过间接测量方式取得数据的状况，提高了灭弧室状况分析的准确性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。
[0014]图2是非晶硅探测器底部的背向双二极管机构阵列的结构示意图。
[0015]图中，1.非晶硅平板探测器，2.A/D数据处理电路，3.行驱动电路;4.时序控制器，5.处理器，6.终端显示器;7.连接线，8.手持端，9.显示端；
11.碘化铯闪烁晶体单元，12.非晶硅光电二极管阵列，13.二极管电路输出端口。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明包括非晶硅平板探测器1、A/D数据处理电路2、行驱动电路3、时序控制器4、处理器5、终端显示器6。
[0017]所述的非晶硅平板探测器1通过连接线7连接手持端8。所述的A/D数据处理电路2、行驱动电路3、时序控制器4设置在手持端8，所述的处理器5、终端显示器6设置在显示端9。
[0018]所述的非晶硅平板探测器1非接触式安装在高压断路器灭弧室的外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元11、非晶硅光电二极管阵列12、二极管电路输出端口 13;上层为碘化铯闪烁晶体单元11，下层为非晶硅光电二极管阵列12，非晶硅光电二极管阵列12旁边设有二极管电路输出端口 13。所述的碘化铯闪烁晶体单元11将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列12，由非晶硅光电二极管阵列12转化为电信号，通过二极管电路输出端口 13输出到A/D数据处理电路2。
[0019]电信号由A/D数据处理电路2变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路3加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器4的控制下分批次输入到处理器5进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器6，终端显示器6显示计算结果。
[0020]如图2所示，所述的的非晶硅光电二极管阵列12是背向双二极管机构阵列。由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。首先，列函数驱动产生一个脉冲将开关二极管导通对光二极管电容充电，进入工作状态。当需要转换的光信号传输过来时，光电二极管内光电荷将电容放电，线性驱动脉冲过来对光电二极管电容冲电，充电电荷的数量与光电荷的数量相对应。非晶硅平板探测器1通过检出每一单元的充电电荷量而获取数据。线性脉冲结束后则两只二极管均处于反偏状态，电容将维持在充电状态。数据信息由列函数驱动读取并输出，从而完成光信号数据转换为电信号数据的工作。
所述的开关二极管采用20μπι*20μπι的PIN 二极管，具有非常好的电流开关特性，使得非晶硅光电二极管阵列数据转换速度快，读取输送数据快。光电二极管结电容及分布电容约为1.9pF，使得非晶硅光电二极管阵列具有较高的光量子效率。这种设计具有极好的电性能，制作工艺简单，能很好地提高采样效率，减少数据丢失的几率。这种阵列模式可以很好的获取数据位置信息，并可以获取该位置信息的时间图谱，有助于对高压断路器灭弧室的电弧分析。
[0021]本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化应包括在本发明内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0022]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:非晶硅平板探测器(1)、A/D数据处理电路(2)、行驱动电路(3)、时序控制器(4)、处理器(5)、终端显示器(6);非晶硅平板探测器(1)检测电信号，电信号由A/D数据处理电路(2)变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路(3)加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器(4)的控制下分批次输入到处理器(5)进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器(6)，终端显示器(6)显示计算结果。2.如权利要求1所述的高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:所述的非晶硅平板探测器(1)非接触式安装在高压断路器灭弧室外部，包括底层碘化铯闪烁晶体单元(11)、非晶硅光电二极管阵列(12)、二极管电路输出端口(13);上层为碘化铯闪烁晶体单元(11)，下层为非晶硅光电二极管阵列(12)，非晶硅光电二极管阵列(12)旁边设有二极管电路输出端口(13);所述的碘化铯闪烁晶体单元(11)将获取到的伦琴射线波段转化为可见光，垂直照射到非晶硅光电二极管阵列(12)，由非晶硅光电二极管阵列(12)转化为电信号，通过二极管电路输出端口(13)输出到A/D数据处理电路(2)。3.如权利要求1所述的高压断路器灭弧室电弧检测装置，其特征在于:所述的的非晶硅光电二极管阵列(12)是背向双二极管机构阵列，由众多光电转换单元组成，每一个光电转换单元由负极相连的一个光电二极管和一个开关二极管对构成。
【专利摘要】本发明公开了一种高压断路器灭弧室电弧检测装置，解决了现有装置只能通过间接测量方式取得数据的问题，其特征在于包括非晶硅平板探测器、A/D数据处理电路、行驱动电路、时序控制器、处理器、终端显示器；非晶硅平板探测器检测电信号，电信号由A/D数据处理电路变换为数字信号，数字信号经过行驱动电路加入位置信息，形成段信息，段信息在时序控制器的控制下分批次输入到处理器进行计算，计算的数据信息输送给终端显示器，终端显示器显示计算结果。本发明结构简单，操作灵活，易于使用；通过在灭弧室旁非接触安装非晶硅探测器结构，能够直接测量电弧数据，提高了灭弧室状况分析的准确性。
【IPC分类】H01H33/26
【公开号】CN105489438
【申请号】CN201510912781
【发明人】杨光辉, 陈强, 米东星, 唐健, 曹薇薇, 郝赛
【申请人】国网安徽省电力公司淮北供电公司, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
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