專利名稱：高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升情況，進(jìn)而對高壓開關(guān)觸頭故障
進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
背景技術(shù)：
為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)熱故障診斷受到人們的普遍重視，高壓 母線在過負(fù)荷運(yùn)行或高壓開關(guān)的觸頭接觸不良時(shí)，因接觸電阻變大，在負(fù)載電流流過時(shí)會 產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，此發(fā)熱現(xiàn)象引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發(fā)短路，形成重大事故，造成重 大經(jīng)濟(jì)損失。 在采用電力電纜輸配電的供電系統(tǒng)中，有統(tǒng)計(jì)表明，90%以上的電纜運(yùn)行故障是 由接頭故障引發(fā)的，接頭接觸電阻變大、過負(fù)荷等引起接頭溫度過高，是引發(fā)故障的主要原 因。北京電科院調(diào)查和統(tǒng)計(jì)表明整個(gè)90年代中國電力系統(tǒng)配電電壓等級開關(guān)事故中溫升 故障占到8. 9%，因此，檢測和監(jiān)視高壓開關(guān)觸點(diǎn)、母線和高壓電纜接頭的溫度，提前發(fā)現(xiàn)和 排除熱故障隱患，對電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。 國內(nèi)外對于這方面技術(shù)的研究，根據(jù)傳感器和被測對象接觸與否，分為接觸式測 溫和非接觸式測溫兩種方法。非接觸式測溫方法采用熱紅外檢測技術(shù)，它是根據(jù)物體相對 輻射強(qiáng)度和溫度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系而制成的，其優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大，準(zhǔn)確度高，但是 在實(shí)際應(yīng)用中由于視角和儀器本身距離系數(shù)的限制而存在很大的局限性，紅外測溫儀的另 外一個(gè)缺點(diǎn)是需要人工巡檢，有時(shí)還會收到天氣等因素的影響，它無法檢測封閉在機(jī)柜內(nèi) 的高壓開關(guān)觸點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備和溫度在線檢測的一體化集成。接觸式測溫方法則比 較多，主要有以下幾種(l)色溫片法，采用色片(也稱示溫記錄標(biāo)簽)，其受熱后發(fā)生一 系列化學(xué)和物理變化，由分子結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致反射光的顏色發(fā)生變化，根據(jù)其顏色即可判 斷溫度，缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低、可靠性差，不能進(jìn)行定量測量，而且對高壓開關(guān)觸點(diǎn)等來說，在 封閉機(jī)柜內(nèi)運(yùn)行時(shí)幾乎看不見顏色；(2)光纖測溫技術(shù)，美國路克公司在美國電力研究所 (EPRI)的資助下，研制了專為電力系統(tǒng)應(yīng)用而開發(fā)生產(chǎn)監(jiān)測變壓器繞組溫度的熒光光纖測 溫裝置，這是一種全新的在線監(jiān)測高壓電氣設(shè)備內(nèi)部溫度的技術(shù)，光纖具有良好的電氣絕 緣性能和抗電磁干擾能力，同時(shí)可以將探頭埋設(shè)在電力設(shè)備內(nèi)部的高壓選定部位，直接測 出該點(diǎn)的實(shí)際溫度變化，但是光纖測溫儀價(jià)格昂貴，光纖測溫儀的安裝和改造比較麻煩，長 期運(yùn)行后光纖的絕緣老化，引起高低壓側(cè)相互擊穿問題，在國內(nèi)光纖測溫技術(shù)尚未推廣使 用；(3)其它接觸測溫國內(nèi)也出現(xiàn)過多種在線接觸式測溫方案，主要是把溫度傳感器安裝 在開關(guān)觸頭上，通過無線射頻技術(shù)或光強(qiáng)調(diào)制技術(shù)把溫度信號送到地面，然后由地面計(jì)算 機(jī)對溫度信號進(jìn)行處理，這些方案無一例外都存在著如何給溫度傳感器供電的問題，通常 有以下幾種供電方式(1)電池法最大缺點(diǎn)無法保證在整個(gè)高壓側(cè)非檢修期正常供電；(2) 光電池法高壓側(cè)傳感器使用硅光電池，由地面低壓側(cè)提供光源，從而使傳感器得電，缺點(diǎn) 是不易安裝和安裝后由于硅光電池面積過大影響高壓側(cè)的相間絕緣；(3)低壓側(cè)供電缺 點(diǎn)是存在著低壓側(cè)和高壓側(cè)相互饋電和擊穿的潛在可能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題及其方法是提供一種不需外接電源，而是利用高壓開 關(guān)流過的大電流通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能的一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)觸頭接 點(diǎn)溫升的裝置及其方法，進(jìn)而對高壓開關(guān)觸頭故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的 裝置。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升監(jiān)測裝
置及其方法，包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射電路、無
線接收電路、接收部分的微處理器、接收部分的顯示電路和接收部分電源電路組成。 發(fā)射部分電源電路由電流感應(yīng)線圈、高導(dǎo)磁材料的鐵芯、穩(wěn)壓和濾波電路組成，電
流感應(yīng)線圈繞在高導(dǎo)磁材料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按一定比例確定，
高導(dǎo)磁材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線
圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊
連接，這樣發(fā)射部分電源實(shí)現(xiàn)了不需外接電源，利用電磁場耦合原理在高壓母線上直接取
得能量為采集器提供電能，解決了傳統(tǒng)電池供電更換困難，有時(shí)無法更換的問題，同時(shí)由于
采用小CT和磁飽和技術(shù)使發(fā)射部分電源電路實(shí)現(xiàn)了較寬的電流范圍50A-5000A均可提供
穩(wěn)定的電壓，分別為發(fā)射部分的微處理器、溫度采集電路和無線發(fā)射電路提供電源。溫度采
集電路通過數(shù)字溫度傳感器或熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度的采集，溫度采集電路將采集到的觸頭接
點(diǎn)的溫度信號送到發(fā)射部分微處理器進(jìn)行處理，發(fā)射部分微處理器將處理后的溫度信號調(diào)
制后送到無線發(fā)射電路，無線發(fā)射采用開放頻段微功率發(fā)射對其它設(shè)備不會產(chǎn)生干擾，同
時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測端與顯示儀表端完全隔離，無線接收電路將接收到的溫度信號解調(diào)
后送到接收部分的微處理器處理，接收部分的微處理器將處理后的溫度值送到接收部分的
顯示電路進(jìn)行顯示，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置溫度采集部分用環(huán)氧樹脂澆注在不同
規(guī)格的夾具套件內(nèi)以適用不同規(guī)格的觸頭開關(guān)(例如圓觸頭或扁觸頭)。 本發(fā)明具有積極的效果(l)本發(fā)明的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置中，采用
小CT和磁飽和技術(shù)使發(fā)射部分電源電路實(shí)現(xiàn)了較寬的電流范圍50A-5000A均可提供穩(wěn)定
的工作電壓。(2)本發(fā)明的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置無線發(fā)射采用開放頻段微功率
發(fā)射對其它設(shè)備不會產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測端與顯示儀表端完全隔離。(3)本
發(fā)明的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置，溫度采集部分澆注在不同規(guī)格的夾具套件內(nèi)以適
用不同規(guī)格的觸頭開關(guān)(例如圓觸頭或扁觸頭)。
圖1為實(shí)施例1的溫度采集部分原理圖。
圖2為實(shí)施例1的溫度顯示部分的原理圖。
圖3為實(shí)施例1的發(fā)射部分電源電路的原理圖。 其中1-高壓開關(guān)觸頭導(dǎo)體，2_電流感應(yīng)線圈，3-鐵芯，4-穩(wěn)壓和濾波電路。
具體實(shí)施例方式
見圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)施例的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置，包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射電路、無線接收電路、接收部分的 微處理器、接收部分的顯示電路和接收部分電源電路組成。 發(fā)射部分電源電路原理如圖3所示，由電流感應(yīng)線圈、高導(dǎo)磁材料的鐵芯、穩(wěn)壓和 濾波電路組成，該供電方式是利用電磁感應(yīng)原理，由鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)得到 交流電電能，然后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后為高壓側(cè)電路供電，該線圈處在高壓端，絕緣要求 低，大大簡化了設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)負(fù)荷變化很大，高壓母線電流隨之變化很大(幾安培至上千 安培)，母線短路瞬時(shí)電流可超過十倍額定電流，如此大的工作范圍為電源變壓器和穩(wěn)壓電 路的工作帶來嚴(yán)重困難，因此，要盡量降低死區(qū)電流，保證在電力系統(tǒng)電流很小時(shí)能提供足 以驅(qū)動(dòng)處于高壓側(cè)電子電路的功率，二是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路大電流時(shí)，能吸收多余的能量，給 電子線路一個(gè)穩(wěn)定的電源，其本身也不會因過電壓而損壞，采用采用小CT和磁飽和技術(shù)可 以解決上述問題，發(fā)射部分電源電路可以從較寬的電流范圍(50A-5000A)直接獲得持續(xù)的 電能，不需要外接電源直接給溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器和無線發(fā)射電路提供電源， 同時(shí)可為備用電池充電。 溫度采集電路中溫度的采集可以采用數(shù)字式溫度傳感器AD590、LM92，也可以采用 熱敏電阻(例如10KQ、35KQ)完成；發(fā)射部分微處理器和接收部分的微處理器選用PIC、 NSP430、51或AVR系列等，無線發(fā)射電路和無線接收電路的無線發(fā)射和無線接收的射頻頻 率在315-960MHz范圍，選用集成模塊MAX1479、 MAX7030或MAX7031 ;高壓溫度監(jiān)測端與 顯示儀表端利用無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了完全隔離，接收部分的微處理器留有無線(GPRS)和有線 (485或232)接口電路，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置溫度采集部分用環(huán)氧樹脂澆注在 不同規(guī)格的夾具套件內(nèi)以適用不同規(guī)格和不同形狀的觸頭開關(guān)(圓觸頭或扁觸頭)；接收 部分的顯示電路用于顯示檢測到的高壓開關(guān)觸頭溫度，當(dāng)溫升超過設(shè)定的上限值，立即發(fā) 出超溫報(bào)警觸頭接點(diǎn)信號；接收部分電源電路主要由整流、穩(wěn)壓、濾波電路組成，可以采用 直流電池供電，也可以采用交流電源供電。
權(quán)利要求
高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，其特征在于，包括發(fā)射部分電源電路(1)、溫度采集電路(2)、發(fā)射部分微處理器(3)、無線發(fā)射電路(4)、無線接收電路(5)、接收部分的微處理器(6)、接收部分的顯示電路(7)、接收部分電源電路(8)組成；發(fā)射部分電源電路(1)由電流感應(yīng)線圈和高導(dǎo)磁材料的鐵芯組成，電流感應(yīng)線圈繞在高導(dǎo)磁材料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按一定比例確定，高導(dǎo)磁材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，分別為發(fā)射部分的微處理器(3)、溫度采集電路(2)和無線發(fā)射電路(4)提供電源；溫度采集電路(2)按裝在靠近被測高壓開關(guān)觸頭位置，檢測高壓開關(guān)觸頭溫度，溫度采集電路(2)與發(fā)射部分微處理器(3)相連接，溫度采集電路(2)采集到的溫度信號送到發(fā)射部分微處理器(3)進(jìn)行處理，發(fā)射部分微處理器(3)將處理后的溫度信號調(diào)制后送到無線發(fā)射電路(4)，無線接收電路(5)將接收到來自無線發(fā)射電路(4)的溫度信號解調(diào)后送到接收部分的微處理器(6)處理，接收部分的微處理器(6)與接收部分的顯示電路(7)連接，接收部分的微處理器(6)將處理后的溫度值送到接收部分的顯示電路(7)進(jìn)行顯示，接收部分的電源電路(8)分別與無線接收電路(5)、接收部分的微處理器(6)和接收部分的顯示電路(7)連接為它們提供電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，利用高壓開關(guān)流過的大電流通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能的一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射電路、無線接收電路、接收部分的微處理器、接收部分的顯示電路和接收部分電源電路組成，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置及其方法溫度采集部分不需外接電源，而是利用電磁場耦合方法在高壓母線上直接取得能量為采集器提供持續(xù)的電能，由于采用小CT和磁飽和技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)射部分電源在較寬的電流范圍(50A-5000A)均可獲得穩(wěn)定的電壓輸出，無線發(fā)射采用開放頻段微功率發(fā)射對其它設(shè)備不會產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測端與顯示儀表端完全隔離，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測裝置溫度采集部分用環(huán)氧澆注在不同規(guī)格的夾具套件內(nèi)以適用不同規(guī)格和不同形狀的觸頭開關(guān)。
文檔編號G01K1/02GK101782437SQ200910029038
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者周驍威 申請人:常州帕斯菲克自動(dòng)化技術(shù)有限公司