【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及開關電器設備電壓測量，特別是一種開關弧壓測量裝置及方法。
技術介紹
1、直流電力開關設備，尤其是中高壓等級的直流斷路器，作為直流電力系統中的工程骨干設備，負責完成直流輸電系統運行方式切換和線路故障清除，對保障直流電力系統安全、經濟、靈活運行意義重大。特別是在軌道交通領域，直流斷路器作為軌道牽引直流供電系統不可或缺的關鍵保護器件，隨著軌道交通的大規模建設，軌道牽引直流供電系統應用越來越廣泛，對具有良好開斷能力的中高壓直流斷路器需求也越來越大。
2、電弧電壓是一種能夠在很大程度上反映中高壓直流斷路器滅弧性能的重要參數，同時，電弧電壓還可以較準確的反映斷路器動靜觸頭在分閘過程中的動作狀態，這有利于許多人工過零型高電壓、大容量直流斷路器的設計和研發。因此，眾多的科研學者和工程設計人員多年來一直對它的測量很感興趣。
3、然而，在當前的實際工程應用中，由于直流斷路器所處的系統電壓等級較高，以中、高壓直流斷路器為例，其系統電壓至少在千伏級以上，最高甚至可達幾十千伏，鑒于斷路器等電力開關設備一旦進行分閘操作，形成的動靜觸頭斷口兩端所承受的便是相應的系統電壓，因此對其動靜觸頭斷口兩端的電壓測量顯然就不能采用普通的低壓測量手段；但若采用高壓探頭等高電壓等級的測量儀器設備，考慮到高壓探頭的量程大，分度值高，對于斷路器等電力開關設備在分閘過程中所形成的斷口之間的電弧電壓測量，很難保證結果的精確性，存在很大誤差。
4、在
技術介紹
部分中公開的所述信息僅僅用于增強對本專利技術背景的理解，因此可能包含不構成在本
技術實現思路
1、針對所述現有技術存在的不足或缺陷，提供了一種開關弧壓測量裝置及其測量方法，克服了現有測量裝置或測量儀器的缺陷與不足，既能準確的測量出開關在分閘過程中所形成的斷口之間的電弧電壓，又可以承受在開關完成分閘后，加在開關斷口之間的系統電壓，并保持良好的絕緣性能，不對開關設備的正常工作和絕緣性能造成影響。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案予以實現。
3、開關弧壓測量裝置包括，
4、測量電容單元，其包括高壓臂測量電容c1和低壓臂測量電容c2，高壓臂測量電容c1和低壓臂測量電容c2串聯后共同并接在待測開關觸頭斷口的兩端，所述高壓臂測量電容c1的電容值和所述低壓臂測量電容c2的電容值存在固定的比例關系，
5、信號采集單元，其連接所述低壓臂測量電容c2以對低壓臂測量電容c2所輸入的電壓信號進行采集和預處理得到電壓數據，
6、數據處理與顯示單元，其連接所述信號采集單元以接收低壓臂測量電容c2兩端的所述電壓數據，并根據所述比例關系確定待測開關觸頭斷口兩端的弧壓，實現波形重構和顯示。
7、所述的開關弧壓測量裝置中，還包括電氣連接所述信號采集單元和所述數據處理單元的用于提供工作電壓的供電單元，所述供電單元包括外部供電模塊和內部自取電供電模組。
8、所述的開關弧壓測量裝置中，外部供電模塊包括市電電源、開關電源或電池組，內部自取電供電模組包括感應取電單元。
9、所述的開關弧壓測量裝置中，所述高壓臂測量電容c1和所述低壓臂測量電容c2均是利用金屬電極與載流導體所構成的具有固定容值的空間耦合式電容。
10、所述的開關弧壓測量裝置中，所述空間耦合式電容包括金屬電極、電極底襯、絕緣介質和載流導體。
11、所述的開關弧壓測量裝置中，絕緣介質是尼龍或橡膠制成的介質，載流導體是銅或鋁制成的導體。
12、所述的開關弧壓測量裝置中，金屬電極以全封閉或部分封閉的形式與絕緣介質相接觸，絕緣介質部分地覆蓋在載流導體表面，電極底襯為覆蓋在金屬電極底面的保護襯底。
13、所述的開關弧壓測量裝置中，所述空間耦合式電容為相對于載流導體對稱的對稱結構。
14、所述的開關弧壓測量裝置中，所述信號采集單元包括，
15、隔離采樣模塊，其輸入端和所述低壓臂測量電容c2直接連接以對所述電壓信號進行隔離采樣處理，
16、濾波模塊，其輸入端和所述隔離采樣模塊的輸出端直接連接以對采集到的所述電壓信號進行濾波處理，
17、放大模塊，其輸入端和所述濾波模塊的輸出端直接連接以對濾波處理后的電壓信號進行放大。
18、開關弧壓測量裝置的測量方法包括以下步驟，
19、步驟s1：將開關弧壓測量裝置接入開關設備動靜觸頭兩端，此時斷口電壓為u；
20、步驟s2：當開關設備合閘時，斷口電壓u為0；
21、步驟s3：當開關設備開始分閘時，在開關設備動靜觸頭之間產生電弧，斷口電壓u等于電弧電壓，隨著動靜觸頭間距的不斷增大，電弧長度拉伸，電弧電壓將逐漸上升，在進入穩定燃弧階段后，電弧電壓保持一定，在此過程中，測量電容單元承受幅值高頻變化的暫態電弧電壓，并根據所述高壓臂測量電容和所述低壓臂測量電容的所述比例關系，將動態變化的電弧電壓信號按比例引出，送入后端的信號采集單元；
22、步驟s4：所述信號采集單元與所述低壓臂測量電容c2直接連接，對所述低壓臂測量電容c2兩端承受的電弧電壓的分壓的電壓信號進行采集和預處理得到電壓數據；
23、步驟s5：所述數據處理與顯示單元和所述信號采集單元直接連接，用于接收經過采集和預處理的所述低壓臂測量電容c2兩端的電壓數據，并根據所述高壓臂測量電容c1和所述低壓臂測量電容c2的所述比例關系確定待測開關設備斷口兩端的弧壓，實現電弧電壓波形重構與顯示；
24、步驟s6：當開關設備完成分閘，電弧熄滅后，開關設備斷口兩端電壓等于系統電壓，此時測量電容單元直接承受系統高壓且表現斷口特性而不影響開關設備的正常工作。
25、與現有技術相比，本專利技術帶來的有益效果為：
26、本專利技術通過采用電容分壓實現開關電弧電壓的實時測量，同時利用電容具有的隔直流、通交流的特點，對于直流系統電壓，所述測量電容單元將表現出完全的斷口特性，從而不會影響開關設備的正常工作和絕緣性能。分壓電容不局限于具有固定容值的標準結構電容，使用金屬電極與載流導體所構成的具有固定容值的空間耦合式電容，擴展了使用工況和應用范圍。測量電容單元體積較小，結構簡單，特別適合安裝在空間有限的開關電力設備內部，信號采集單元、數據處理單元、供電單元可以實現模塊化設計，更有利于電壓測量裝置和開關電力設備本體的集成式、一體化設計與開發。
27、所述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠使得本專利技術的技術手段更加清楚明白，達到本領域技術人員可依照說明書的內容予以實施的程度，并且為了能夠讓本專利技術的所述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，下面以本專利技術的具體實施方式進行舉例說明。
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1.一種開關弧壓測量裝置，其特征在于，其包括，
2.如權利要求1所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，優選的，還包括電氣連接所述信號采集單元和所述數據處理單元的用于提供工作電壓的供電單元，所述供電單元包括外部供電模塊和內部自取電供電模組。
3.如權利要求2所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，外部供電模塊包括市電電源、開關電源或電池組，內部自取電供電模組包括感應取電單元。
4.如權利要求1所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述高壓臂測量電容C1和所述低壓臂測量電容C2均是利用金屬電極與載流導體所構成的具有固定容值的空間耦合式電容。
5.如權利要求4所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述空間耦合式電容包括金屬電極、電極底襯、絕緣介質和載流導體。
6.如權利要求5所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，絕緣介質是尼龍或橡膠制成的介質，載流導體是銅或鋁制成的導體。
7.如權利要求5所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，金屬電極以全封閉或部分封閉的形式與絕緣介質相接觸，絕緣介質部分地覆蓋在載流導體表面，電極底襯為覆蓋在金屬
8.如權利要求5所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述空間耦合式電容為相對于載流導體對稱的對稱結構。
9.如權利要求1所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述信號采集單元包括，
10.如權利要求1-9中任一項所述的開關弧壓測量裝置的測量方法，其特征在于，其包括以下步驟，
...【技術特征摘要】
1.一種開關弧壓測量裝置，其特征在于，其包括，
2.如權利要求1所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，優選的，還包括電氣連接所述信號采集單元和所述數據處理單元的用于提供工作電壓的供電單元，所述供電單元包括外部供電模塊和內部自取電供電模組。
3.如權利要求2所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，外部供電模塊包括市電電源、開關電源或電池組，內部自取電供電模組包括感應取電單元。
4.如權利要求1所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述高壓臂測量電容c1和所述低壓臂測量電容c2均是利用金屬電極與載流導體所構成的具有固定容值的空間耦合式電容。
5.如權利要求4所述的開關弧壓測量裝置，其特征在于，所述空間耦合式電容包括金屬...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何海龍，紐春萍，榮命哲，吳翊，姚超越，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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