一種開關柜加熱器故障在線監測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于變電運行領域，涉及開關柜，尤其是一種開關柜加熱器故障在線監測方法。
【背景技術】
[0002]電力開關柜為傳輸、分配電能的重要的電力設施，其穩定性直接影響電網穩定性和供電可靠性。當開關柜內濕度過高時，會引起嚴重的后果。目前，開關柜內控制溫濕度的方法多為利用加熱器除濕和增溫，通過智能型溫濕度控制器控制并自動調節。
[0003]電力開關柜內結構緊湊，集成了斷路器、避雷器、互感器及保護裝置等電力設備，對柜內溫濕度環境要求苛刻，因此利用加熱器對柜內環境進行調節。然而，開關柜內部電磁環境復雜，加熱器和智能溫濕度控制器經常出現故障，且溫濕度控制器不具備監測加熱器是否故障的功能；由于開關柜內存在高壓危險，普通巡視不能打開柜門對加熱器進行查驗，因此很難發現加熱器故障，開關柜內長時間溫濕度異常會影響柜內電氣設備的正常運行，嚴重的甚至引起滑閃放電，造成停電事故。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種安裝方便，不影響原加熱器的正常工作，能夠指示加熱器是否故障，方便了運維人員巡視、保障開關柜健康無故障運行的變電站開關柜加熱器在線監測方法。
[0005 ]本發明解決技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種開關柜加熱器故障在線監測方法，將開關柜加熱器的電源線路穿過羅氏線圈電流互感器，在電流互感器二次測并聯整流模塊，整流模塊依次連接平波電容器、采樣電阻、工作指示發光二極管，將采樣電阻兩端電壓作為羅氏線圈輸出電壓VI;
[0007]在加熱器工作電源線上并聯微型變壓器及其整流模塊，微型變壓器及整流模塊連接一電壓比較電路，微型變壓器及整流模塊將加熱器工作電壓轉換為5V直流電壓，并將此電壓作為電壓比較電路的電源電壓，在直流電壓輸出后并聯一可調電阻，作為閾值參考電壓Vset;
[0008]在比較電路輸入羅氏線圈電流互感器的輸出電壓V1、和閾值參考電壓Vset，當羅氏線圈電流互感器的輸出電壓大于閾值參考電壓的時候，判定加熱器正常工作；當羅氏線圈電流互感器的輸出電壓小于閾值參考電壓的時候，判定加熱器故障，故障信號通過故障指示發光二極管顯示。
[0009]而且，所述的羅氏線圈電流互感器為穿心式電流互感器，不打斷原工作電路。
[0010]本發明以羅氏線圈型電流互感器為核心，通過羅氏線圈電流互感器監測加熱器的電流，將加熱器一次電流變換為二次小電壓，從而監測加熱器的電流值;通過微型變壓器和整流模塊，將加熱器工作電壓轉換為二次直流小電壓;將電壓與電流信號綜合處理，從而反映加熱器工作、故障兩種狀態。解決開關柜、端子箱等內加熱器故障監測困難的問題。
[0011](I)電流監測
[0012]羅氏線圈由環繞于環形非磁性材料骨架上的銅導線組成，構成環形的穿心式電流互感器，由于磁芯的特殊性，因此該電流互感器不存在非線性、磁飽和等現象也不存在電流互感器二次斷路危險。羅氏線圈電流傳感器的原理結構如附圖1所示。包括非磁性環形骨架，和環繞在骨架上的二次線圈。
[0013]當加熱器一次載流導線從線圈環心穿過時，導體周圍將產生磁場B，根據安培環路定理，導體周圍磁場強度B正比于載流導體中的電流In。
[0014]我們假設，導體周圍的磁場均勻的穿過羅氏線圈的骨架，且二次線圈均勻的分布在骨架上。
[0015]根據電磁感應定律，二次線圈產生的感生電動勢正比于一次載流導體中的電流。當一次側流過均方根為與的正弦電流時，羅氏線圈的輸出電壓方均根值為:
[0016]E= oMIn
[0017]其中:E為羅氏線圈的輸出電壓均方根值
[0018]ω =2iif = 314rad/s為工頻電壓圓頻率；
[0019]M為羅氏線圈的互感系數。
[0020]In為一次載流導體中電流有效值。
[0021]對羅氏線圈電流互感器二次側電流進行整流后，并聯采樣電阻，通過采樣電阻兩端電壓便能反映穿過羅氏線圈中心導體中的電流，即加熱器的工作電流，電流監測原圖圖如附圖1。
[0022](2)電流電壓信號綜合處理:
[0023]通過微型變壓器和整流模塊，將加熱器工作電壓轉換為5V直流電壓，將此電壓作為信號處理電路的電源電壓。當二次側有電壓時，判定加熱器源電壓存在。
[0024]設計閾值電壓比較電路，當羅氏線圈的輸出電壓大于閾值電壓的時候，判定加熱器正常工作；當羅氏線圈的輸出電壓小于閾值電壓的時候，判定加熱器故障。電流電壓信號綜合處理電路原理圖如附圖2。電流電壓綜合處理邏輯圖如圖3所示。
[0025]本發明的優點和積極效果是:
[0026]1、本方法解決了運維人員對端子箱內加熱器巡視難度大的問題，有效地監控開關柜內加熱器的健康狀況，避免開關柜內因凝露而造成的二次短路，甚至重大事故發生。
[0027]2、本方法原理簡單，不影響原加熱器的正常工作。能夠指示加熱器工作、故障、停用三種狀態，方便了運維人員巡視，保障了開關柜健康無故障的運行。
【附圖說明】
[0028]圖1為羅氏線圈對導體中電流的采集原理圖；
[0029]圖2為電流電壓信號綜合處理電路原理圖；
[0030]圖3監測系統邏輯原理圖；
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖并通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[0032]一種開關柜內加熱器在線監測方法，將羅氏線圈電流互感器I安裝在開關柜加熱器的電源線路2上，即將電源線路穿過電流互感器。在電流互感器二次測并聯整流模塊3，在整流模塊后面連接平波電容器4和采樣電阻5以及工作指示發光二極管6，并將采樣電阻兩端電壓作為羅氏線圈輸出電壓V:。
[0033]在加熱器工作電源線上并聯微型變壓器及其整流模塊7，將加熱器工作電壓轉換為5V直流電壓。將此電壓作為閾值電壓比較電路8的電源電壓，且在電壓輸出后并聯可調電阻9，作為閾值參考電壓Vset。比較電路輸入羅氏線圈的輸出電壓V1、和閾值參考電壓Vset，當羅氏線圈輸出電壓大于閾值電壓的時候，判定加熱器正常工作；當羅氏線圈的輸出電壓小于閾值電壓的時候，判定加熱器故障。故障信號通過故障指示發光二極管10顯示。
[0034]本方法利用電流互感器對加熱器的工作電流進行變換，并從加熱器工作電源中汲取能量，通過工作指示發光二極管和故障指示發光二極管的亮與暗判斷加熱器工作、故障兩種狀態。從而有效地監控加熱器的健康狀況，避免開關柜內因凝露而造成重大事故的發生。
[0035]所述的在線故障監測裝置存在故障時，不影響原加熱器的正常運行。
[0036]本發明經過實驗室試驗，完全符合《國家電網公司電力安全工作規程(變電部分)》中的要求，可在現場應用。
[0037]以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種開關柜加熱器故障在線監測方法，其特征在于:將開關柜加熱器的電源線路穿過羅氏線圈電流互感器，在電流互感器二次測并聯整流模塊，整流模塊依次連接平波電容器、采樣電阻、工作指示發光二極管，將采樣電阻兩端電壓作為羅氏線圈輸出電壓VI; 在加熱器工作電源線上并聯微型變壓器及其整流模塊，微型變壓器及整流模塊連接一電壓比較電路，微型變壓器及整流模塊將加熱器工作電壓轉換為5V直流電壓，并將此電壓作為電壓比較電路的電源電壓，在直流電壓輸出后并聯一可調電阻，作為閾值參考電壓Vset； 在比較電路輸入羅氏線圈電流互感器的輸出電壓V1、和閾值參考電壓Vset，當羅氏線圈電流互感器的輸出電壓大于閾值參考電壓的時候，判定加熱器正常工作；當羅氏線圈電流互感器的輸出電壓小于閾值參考電壓的時候，判定加熱器故障，故障信號通過故障指示發光二極管顯示。2.根據權利要求1所述的一種開關柜加熱器故障在線監測方法，其特征在于:羅氏線圈電流互感器為穿心式電流互感器。
【專利摘要】本發明涉及一種開關柜加熱器故障在線監測方法，該發明以羅氏線圈型電流互感器為核心，通過羅氏線圈電流互感器監測加熱器的電流，將加熱器一次電流變換為二次小電壓，從而獲得加熱器工作的電流信號；通過微型變壓器和整流模塊，將加熱器工作電壓轉換為二次直流小電壓，從而獲得加熱器工作電壓信號，同時該電壓作為后續電路電源；將電壓與電流信號綜合處理，并用LED發光二極管顯示，從而反映加熱器工作、故障兩種狀態，解決開關柜內加熱器故障監測困難的問題。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105676034
【申請號】CN201610119013
【發明人】辛曉虎, 王建慧
【申請人】國網天津市電力公司, 國家電網公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月2日