基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型實現對高壓隔離開關觸頭的溫度檢查監測，通過采用非接觸式的熱電 堆測量溫差，通過設計補償電路，放大電路等將溫度值轉換為電壓值，方便溫度信號的測量 與監測，保證隔離開關觸頭在正常情況下工作。
【背景技術】
[0002] 高壓隔離開關作為高壓接觸網中使用量最大的高壓電器設備，最主要功能是隔離 作用，而在高壓隔離開關使用過程中，隔離開關的觸頭會因為分合閘不到位或者本身的機 械磨損產生溫度變化。
[0003] 目前隔離開關大多沒有直接對其觸頭進行溫度檢測的，唯一使用的方法可能是不 定期的抽查，人工檢測。對于運行中隔離開關觸頭因各種原因造成觸頭溫度過熱沒有可以 及時檢測的器件與系統，長時間運行后，會嚴重造成觸頭的變色，軟化，也會造成位移的偏 離，這就不利于隔離開關的操作安全及設備維護。采用這種熱電堆的非接觸式溫度傳感器， 來監測隔離開關觸頭溫度，可以時刻讀取到當前觸頭的溫度，對于出現觸頭過熱的現象及 時進行處理，避免觸頭溫度過高而影響開關操作安全，也節省了不定期去抽查隔離開關觸 頭溫度。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中結構上的不足，本實用新型的目的是提供一種基于熱電堆原理對 高壓隔離開關非接觸測溫系統，以利于解決隔離開關因為分合不到位或者機械磨損而導致 觸頭過熱的問題，可以監控觸頭溫度值，保證隔離開關的分合安全，方便設備的維護。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是提供一種基于熱電堆原理對高壓 隔離開關非接觸測溫系統，其中：該非接觸測溫系統包括隔離開關、鏡頭、濾光片、熱電堆傳 感器、冷端補償、放大濾波電路、模數轉換電路、處理單元、機構顯示、終端儲存，在所述隔離 開關觸頭一側的輻射紅外區域內依次設有鏡頭、濾光片、熱電堆傳感器，所述熱電堆傳感器 的一路通過冷端補償連接處理單元，另一路依次通過放大濾波電路、模數轉換電路連接處 理單元中，而處理單元同時連接到機構顯示和終端儲存;將鏡頭接收到的紅外光通過濾光 片對不屬于觸頭輻射出的紅外線濾掉后進入熱電堆傳感器，再通過冷端補償、放大濾波、模 數轉換電路將信號傳入處理單元，經對數據進行處理后在機構顯示中進行顯示，或上傳到 終端儲存中打印存儲。
[0006] 本實用新型的效果是增加了觸頭溫度的非接觸式檢測，將原來定期人工檢測觸頭 溫度的方式換成了在線實時監測。原有的機構沒有在線觸頭溫度測量，當觸頭出現溫度過 高情況，不能及時反饋，在有問題前提下不斷進行分合，有時可能幾周甚至1個月都發現不 了問題，使得其壽命減短。而采用非接觸式熱電堆監測觸頭溫度，則可以實時監測到觸頭溫 度的變化，一旦有了問題則可以在1~2秒內就能知道觸頭溫度是否正常，這樣就可以及時 作出判斷及維修，這樣采用實時監控觸頭溫度的隔離開關比原來沒有堅持觸頭溫度的隔離 開關壽命增長1.3~1.5倍。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本實用新型的基本原理框圖；
[0008] 圖2為本實用新型的熱電堆測溫原理圖；
[0009] 圖3為本實用新型的電壓信號處理電路。
[0010] 圖中：
[0011] 1、隔離開關2、鏡頭3、濾光片4、熱電堆傳感器
[0012] 5、冷端補償6、放大濾波電路7、模數轉換電路8、處理單元 [0013] 9、機構顯示10、終端儲存11、熱電偶12、T1測溫接點
[0014] 13、Τ2基準接點14、基準接點補償電路15、燒毀檢測電路
[0015] 16、低通濾波電路17、非反轉型放大電路
【具體實施方式】
[0016] 結合附圖對本實用新型的基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統結構 加以說明。
[0017] 本實用新型的基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統設計思想是基于： 當隔離開關觸頭因為分合閘不到位或者機械磨損而溫度產生變化，通過熱電堆采集紅外線 來實現觸頭的測量。
[0018] 本發明的基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統，該非接觸測溫系統包 括隔離開關1、鏡頭2、濾光片3、熱電堆傳感器4、冷端補償5、放大濾波電路6、模數轉換電路 7、處理單元8、機構顯示9、終端儲存10,在所述隔離開關觸頭1 一側的輻射紅外區域內依次 設有鏡頭2、濾光片3、熱電堆傳感器4,所述熱電堆傳感器4的一路通過冷端補償5連接處理 單元8,另一路依次通過放大濾波電路6、模數轉換電路7連接處理單元8中，而處理單元8同 時連接到機構顯示9和終端儲存10;將鏡頭2接收到的紅外光通過濾光片3對不屬于觸頭輻 射出的紅外線濾掉后進入熱電堆傳感器4,再通過冷端補償5、放大濾波6、模數轉換電路7將 信號傳入處理單元8,經對數據進行處理后在機構顯示9中進行顯示，或上傳到終端儲存10 中打印存儲。
[0019] 所述熱電堆傳感器4包括多個熱電偶11，并通過串聯連接。通過第一個熱電偶11 一 端的材料Α作為測溫接點12和最后一個熱電偶11另一端材料Β作為基準接點13來產生熱電 動勢E，將采集回的電壓信號做一系列處理，最終讀取成溫度。熱電堆傳感器4信號首先通過 基準接點補償電路14,使其基準接點溫度穩定在0°C，使得測溫接點12與溫差相同。接著將 處理完信號通過低通濾波電路16進行濾波，同時在電路上端設計了燒毀檢測電路15。濾波 后信號進入非反轉型放大電路17,將信號放大后，傳入帶有模數轉換的STC單片機中進行處 理分析。
[0020] 圖1中，隔離開關1觸頭溫度不同輻射出不同的紅外線，紅外光通過鏡頭2,利用濾 光片3對不屬于觸頭輻射出的紅外線濾掉，而觸頭輻射出的紅外通過濾光片3,進入熱電堆 傳感器4,由于產生溫差而輸出成比例的熱電動勢，再通過冷端補償電路5、將采集回來的微 弱紅外光信號采用放大濾波電路6、模數轉換電路7將信號做放大處理，將數據在處理單元8 進行處理后可以在機構數顯表9中進行顯示，也可以上傳到終端設備10,直觀觀測出溫度測 量的異常點，測量記錄下異常點溫度。
[0021] 圖2是由熱電偶11通過串聯的方式組合成熱電堆傳感器4,熱電偶中的A，B是兩種 不同的材料，在第一個熱電偶11中將材料A端作為測溫接點12,通過多個熱電偶11串聯到一 起，再將最后一個熱電偶11中材料B端作基準接點13,這樣有不同的溫度值T1和T2,這樣就 會組成熱電堆傳感器4,產生電壓E(熱電動勢），當隔離開關自身溫度發生變化，其輻射的紅 外線能量大小與自身的絕對溫度的4次方成正比，按照比例以熱電動勢的形式輸出出去。
[0022] 圖3是為整個發明設計的電路，由多個熱電偶11組成熱電堆傳感器4,熱電堆傳感 器4由于溫差產生的熱電動勢信號通過基準接點補償電路14,進行冷端補償，將基準接點設 置的的離熱電堆越近，其補償回路越穩定，通過芯片LM35進行基準接點的冷端補償，使得溫 度與電壓值成正比；補償回路14處理后的信號通過燒毀檢測電路15,這個電路的設計可以 檢測傳感器是否燒毀，如果熱電堆燒毀斷線，放大器輸出就會超出測量的范圍，而R6的阻值 的大小，取決于熱電堆串聯的電阻值。同時補償電路14輸出信號后通過低通濾波電路16,由 R3和C1的組合，將不屬于我們檢測的噪聲信號過濾掉。通過濾波電路16后信號非常微弱，接 入非反型放大電路17,這樣就可以不受到熱電堆的阻值影響，其中VR2適用于進行零點調整 的，VR3適用于滿刻度調整。下面表1給出一組電阻電容的取值，可以將0-300°C溫度轉化為 0-7.5V電壓的電路。
[0023] 表 1
【主權項】
1. 一種基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統，其特征是：該非接觸測溫系 統包括隔離開關（1)、鏡頭(2)、濾光片(3)、熱電堆傳感器(4)、冷端補償(5)、放大濾波電路 (6)、模數轉換電路(7)、處理單元(8)、機構顯示(9)、終端儲存（10)，在所述隔離開關（1)觸 頭一側的輻射紅外區域內依次設有鏡頭(2)、濾光片(3)、熱電堆傳感器(4)，所述熱電堆傳 感器(4)的一路通過冷端補償(5)連接處理單元(8)，另一路依次通過放大濾波電路(6)、模 數轉換電路（7)連接處理單元（8)中，而處理單元(8)同時連接到機構顯示（9)和終端儲存 (10);將鏡頭(2)接收到的紅外光通過濾光片(3)對不屬于觸頭輻射出的紅外線濾掉后進入 熱電堆傳感器(4)，再通過冷端補償(5)、放大濾波電路(6)、模數轉換電路(7)將信號傳入處 理單元(8)，經對數據進行處理后在機構顯示(9)中進行顯示，或上傳到終端儲存（10)中打 印存儲。2. 根據權利要求1所述的基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統，其特征是： 所述熱電堆傳感器(4)包括多個熱電偶（11)，并通過串聯連接。
【專利摘要】本實用新型提供一種基于熱電堆原理對高壓隔離開關非接觸測溫系統，該非接觸測溫系統的隔離開關觸頭一側的輻射紅外區域內依次設有鏡頭、濾光片、熱電堆傳感器，熱電堆傳感器的一路通過冷端補償連接處理單元，另一路依次通過放大濾波電路、模數轉換電路連接處理單元中；將鏡頭接收到的紅外光通過濾光片進入熱電堆傳感器，經對數據進行處理后在機構顯示中進行顯示，或上傳到終端儲存中打印存儲。有益效果是該系統增加了觸頭溫度的非接觸式檢測、實時監測，能夠在1～2秒內就能知道觸頭溫度是否正常，可以及時作出判斷及維修，采用實時監控觸頭溫度的隔離開關壽命增長1.3～1.5倍。
【IPC分類】G01J5/12
【公開號】CN205246223
【申請號】CN201521009412
【發明人】李靜芳, 孟凡興, 王軍營, 鄭衛超, 馮樂, 任曉瑛, 郭瑞, 張振中, 李建朋, 霍延軍
【申請人】川鐵電氣（天津）股份有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月7日