一、 产品概述
断路器以其断弧能力强、耐压高、结构简单及无污染的特点在中压系统中大量应用。真空灭弧室是真空断路器的核心部件，其真空度的下降会导致绝缘性能的下降，断路器丧失断弧能力，给电网带来危害，由于真空度下降是一个持续而缓慢的过程，因而在线监测断路器的真空度具有重要的工程实践意义。国内外在这方面做出了不少研究，已提出的监测方法有放电发声法、电光变换法、耦合电容法、旋转式电场探头法等，但这些方法大多仍处于实验室研究和初步应用阶段，尚未大规模应用。当真空度下降到一定程度，灭弧室内部电极与屏蔽罩间发生局部放电， 并伴随有放热、发声、电磁辐射等信号产生。我公司历时多年自主研发设计了一种利用非接触式传感器捕捉局部放电产生的电磁波信号在线监测装置。
二、在线监测原理
真空灭弧室内真空度下降， 导致真空绝缘水平降低，严重时将导致换流失败，造成重大损失。图1 为帕邢曲线，描述了气体起始放电电压(击穿电压)与间隙距离及真空度的对应关系。由帕邢曲线可以看出，在间隙距离不变的条件下，当灭弧室内压力升高到达拐点，放电电压急剧下降，直到到达帕邢曲线最低点;而后随着压力升高，起始放电电压逐渐回升直到正常绝缘水平。
图1 电压等级和起始放电压力的关系(帕邢曲线)
真空灭弧室根据适用的电压等级不同，构造不同，间隙距离也不相同。对适用于各场合的真空度最大允许值，根据我国部标中的规定， 对于3.6～40.5 kV 电压等级的真空断路器，真空度允许的最大值约为1.33×10-2 Pa。当真空泄露开始，其持续过程十分缓慢，在到达真空度严重恶化并引发换流失败之前，经历时间从几小时到几个月不等。因此，真空泄露往往不易察觉。在这一持续过程中，当真空度下降到约10-2～10 Pa时灭弧室进入亚真空状态，在额定工频电压下，灭弧室内部存在电离现象，并伴有各种物理、电磁信号的产生。在线监测的目标就是采取一种有效的检测手段，能够在真空度下降初期及时检测到有关信息，提前排除故障设备，消除安全隐患。因此我们关心帕邢曲线10-2～10 Pa 真空压力范围下灭弧室内放电情况。
在额定工频电压下，真空灭弧室内主触头与屏蔽罩间存在局部放电现象。下面从稳恒态工频电压下的真空击穿机制方面说明放电过程。依据放电机理不同可将放电过程分为两个阶段。第一阶段，当灭弧室内真空度处于正常范围时，电极与屏蔽罩间电子平均自由行程远大于二者间距离，碰撞电离几乎不可能发生。屏蔽罩与导杆间存在的电荷电流完全由表面发射构成。放电周期性出现在正弦电压峰值附近，电流幅值在数十微安到数毫安范围之内。
第二阶段，当灭弧室内真空度下降到一定程度，此时电子平均自由行程接近甚至小于电极与屏蔽罩之间的距离，灭弧室绝缘水平下降，碰撞电离发生的几率增大，此时电子与气体分子发生碰撞电离的几率增大， 碰撞电离占据主要地位，即出现汤森放电现象。放电还引起屏蔽罩上电位幅值的变化。随着放电过程持续，电极和屏蔽罩间的电压逐渐降低，放电随之减小，同时气体的绝缘性能逐渐恢复，一段时间后放电暂时停止。整个放电过程表现为不断的重复充电—放电过程，该过程一直持续直到外加的交流电压小于此时的击穿电压。
灭弧室在真空度下降到10-2 Pa 附近时，屏蔽罩电平开始出现变化， 金属导杆和触头及屏蔽罩之间出现微弱的放电，并朝电晕及辉光放电现象过渡， 同时向空间辐射电磁波信号。断路器局部放电电磁波的特性，决定了真空度检测能否实现。局部放电信号具有如下特点：1)电极对屏蔽罩从非自持放电过渡到自持放电。当真空度下降到一定程度，出现放电现象，并伴随有电磁波辐射;2)辐射电磁波主频段一般在2~200 kHz，出现次数频繁，持续时间较长;3)低频电磁波在空气中传播衰减较小，天线传感器可安装在真空灭弧室安全距离之外。
安装在真空断路器外侧的传感器耦合局部放电电磁波信号， 将捕捉到的电磁波信号送入在线监测装置，经过相应的滤波，放大环节将相关数据送达中央程序处理器CPU 进行判断处理， 实现在不改动真空开关主体结构及运行状态的前提下真空度的实时在线监测系统
二、 功能特点介绍
1、 主要功能
Ø 实时监测断路器运行状态；
Ø 断路器真空度监测、异常放电监测
Ø 实时监测高压电压波动含接地、断线、过欠压报警；
2、 主要特点
Ø 采用微波差分接收天线设计，能充分监测断路器异常磁场波动；
Ø 抗电磁冲击及电网操作冲击能力强；
Ø 将天线接收处理一体化，24位采样AD 保证采样精度，DSP 双核处理。及时本地处理与计算，数据打包上传至主机显示；
Ø 采用采用窄带滤波技术 、模糊算法、快速傅里叶变换、周期分组、类数据库匹配算法可以排除现场各种干扰