[发明专利]一种基于光路复用的真空开关真空度检测装置

说明书

本公开揭示了一种基于光路复用的真空开关真空度检测装置，包括：等离子体产生模块，用于产生脉冲激光，所述脉冲激光沿第一光路传输并诱导真空开关产生等离子体；成像模块，用于捕捉沿第一光路返回且继续沿第二光路传输的等离子体，以获得等离子体图像；真空度检测模块，用于对等离子体图像进行检测，以获得真空开关的真空度信息。

技术领域

本公开属于低压测量技术领域，具体涉及一种基于光路复用的真空开关真空度检测装置。

背景技术

开关是控制电网运行、保障电网安全的核心设备。其中，真空开关作为一种主要的开关类型，具有结构紧凑、维护方便、无温室效应气体排放、分断能力强等优点，因而在中压等级的电网中广泛使用。真空灭弧室作为真空开关的核心元件，其内部气压(真空度)是能否可靠开断电路的关键因素，而现阶段并无行之有效的真空度在线检测手段。现有的主流低压检测手段有波登压力计、麦克劳林压力计、电容压力计、皮拉尼压力计、热阴极电离压力计、冷阴极电离压力计、基于法布里-珀罗折光仪的压力计和基于可调谐半导体激光吸收光谱的压力计等，上述所提到的所有的低压测量技术均需将低压气体导入测量仪器并与之接触，这大大妨碍了该技术在技术工程上的应用。真空灭弧室内部真空度要求高于10^-2Pa，插入的组件会严重影响真空灭弧室内的电场分布，从而导致放电现象，严重损害真空灭弧室的分断能力。

目前，工程上使用的真空短路器方法较多，主要包括工频耐压法、观察法、脉冲磁控放电法、屏蔽罩电位法、耦合电容法、局部放电法、X射线法和内置传感器法。但是，这些方法存在三大难以克服的方法：1)只能对真空度进行定性检测，检测限高，检测精度低；2)需要改变真空灭弧室结构，难以在真空灭弧室生产过程中进行一体化设计；3)无法实现带电检测或在线检测。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于光路复用的真空开关真空度检测装置，可以实现真空开关真空度在线监测和真空度无接触式测量，从而提高基于激光诱导等离子体的真空开关真空度在线检测的可靠性、精确性、可操作性以及便携性。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于光路复用的真空开关真空度检测装置，包括：

等离子体产生模块，用于产生脉冲激光，所述脉冲激光沿第一光路传输并诱导真空开关产生等离子体；

成像模块，用于捕捉沿第一光路返回且继续沿第二光路传输的等离子体，以获得等离子体图像；

真空度检测模块，用于对等离子体图像进行检测，以获得真空开关的真空度信息。

优选的，所述等离子体产生模块包括位于第一光路上依次设置的脉冲激光器、二向色镜和第一聚焦透镜。

优选的，所述成像模块包括位于第二光路上依次设置的平面反射透镜、第二聚焦透镜和ICCD相机。

优选的，所述真空度检测模块包括：

控制器，用于对等离子体产生模块和成像模块进行时序控制；

图像检测单元，通过对等离子体图像进行检测，以获得真空开关的真空度信息。

优选的，所述图像检测单元包括：

等离子体强度积分子单元，用于获取等离子体图像的强度积分值；

等离子体轮廓提取子单元，用于提取等离子体的轮廓并计算轮廓面积；

真空度计算子单元，用于根据等离子体的强度积分值和等离子体的轮廓面积计算真空开关的真空度。

优选的，所述等离子体图像的强度积分值是通过将去除背景噪声后的等离子体图像的强度值相加获得的。

优选的，所述等离子体图像的轮廓是通过将去除背景噪声后的等离子体图像中强度值不为零的点进行拟合提取的。