專利名稱：高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高壓開關(guān)觸頭溫度/母線檢測系統(tǒng)，屬于發(fā)電廠、變電所(站)等電力系統(tǒng)用高壓或超高壓開關(guān)觸點(diǎn)、高壓母線、高壓電纜接頭等的溫度檢測監(jiān)視，特別適用于移動(dòng)式手車高壓開關(guān)柜的高壓活動(dòng)觸頭和高壓母線的溫度檢測監(jiān)視。
背景技術(shù)：
當(dāng)高壓開關(guān)的觸頭因某種原因接觸不好時(shí)，會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，若不及時(shí)排除，溫度升高的最終結(jié)果可以導(dǎo)致高壓開關(guān)柜的絕緣破壞，引起短路，形成重大故障，引起重大經(jīng)濟(jì)損失。所以檢測和監(jiān)視高壓活動(dòng)觸頭的溫度，對高壓開關(guān)和與其相連的電力供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。另外，高壓母線和高壓電纜接頭的溫度在線檢測也是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、預(yù)防故障的重要手段。目前，高壓觸點(diǎn)溫度檢測有兩種方案，其一，是采用色片，其顏色隨溫度的變化而變化，根據(jù)其顏色即可判斷溫度，缺點(diǎn)是在設(shè)備運(yùn)行時(shí)看不見，而且不可靠，不能起到應(yīng)有的溫度監(jiān)視作用；其二，是用熱紅外檢測技術(shù)，缺點(diǎn)是對封閉在機(jī)柜內(nèi)的觸點(diǎn)無法檢測。如《中國專利》2000年9月13日公開的，實(shí)用新型名稱高壓及超高壓開關(guān)觸頭溫度檢測裝置，該裝置是由自供電裝置、數(shù)字測溫和紅外通訊單元組成。自供電裝置是從匯流條耦合出極小的能量供給測量端。采用集成數(shù)字化測溫元件。與主控上位機(jī)之間為雙向紅外通訊，并采用特定的通訊協(xié)議。具有自供電、傳遞信號互不干擾，和測量精度高等特點(diǎn)。但存在的主要問題是每一個(gè)觸點(diǎn)采用一套單片機(jī)檢測電路，電路所需電源功率較大，因其自供電能量來自觸點(diǎn)電流，單片機(jī)系統(tǒng)的工作情況易受到觸點(diǎn)電流大小的影響，當(dāng)觸點(diǎn)電流小時(shí)，可能出現(xiàn)電源不足問題，而且，用紅外進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃圆桓摺?br>
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的電路所需電源功率較大、溫度檢測精確度、可靠性不夠高的問題，本實(shí)用新型提供一種溫度檢測精確度高、無須大功率電源、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、同時(shí)可適用于高壓母線、高壓電纜接頭、功能強(qiáng)大的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)解決方案是該高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，包括多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路和與其相連的一套單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)。根據(jù)觸點(diǎn)個(gè)數(shù)，每一個(gè)觸點(diǎn)或每一段高壓母線、每一個(gè)高壓電纜接頭溫度檢測電路分別采用一套隔離電源供電，電源穩(wěn)定度高，不受觸點(diǎn)電流影響；每一個(gè)觸點(diǎn)或每一段高壓母線、每一個(gè)高壓電纜接頭采用一套溫度檢測電路，并將溫度的檢測結(jié)果通過壓控振蕩器轉(zhuǎn)換為頻率信號，然后采用光纖將頻率信號發(fā)送給單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，由單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)算出每個(gè)觸點(diǎn)的溫度，并進(jìn)行數(shù)值顯示和過熱判斷，當(dāng)溫度過高時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號，并通過串行口將故障信息送往主調(diào)。
本實(shí)用新型的有益效果是由于采用多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路和與其相連的一套單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此溫度檢測準(zhǔn)確度高、無須大功率電源、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、、適用范圍廣、功能強(qiáng)大等顯著優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖2是圖1中觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路B的原理圖；圖3是圖1中頻率電壓轉(zhuǎn)換電路D的電路原理圖；圖4是圖1中單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)E1的電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例電路原理圖；圖6是圖1中數(shù)碼顯示電路F1的電路原理圖。圖1-6中A1-A6隔離電源B1-B6觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路C1-C6光纖D1-D6頻率電壓變換電路E1單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)F1數(shù)碼顯示電路U1壓控振蕩器U2運(yùn)算放大器U3電壓頻率轉(zhuǎn)換電路U4、U8單片機(jī)U5、U14譯碼器U6、U11地址鎖存器U7、U9程序存儲器 U10地址譯碼器、U12-U14與非門U15-U19譯碼器數(shù)據(jù)鎖存器U20反相器 晶振CR1-CR2 C1-C20電容R1-R67電阻D0-D7數(shù)據(jù)總線 E、WR控制總線A0-A2地址總線PHR1-PHR7光纖接收器H1-H5數(shù)碼管 RP1-RP4可調(diào)電阻IT溫度傳感器PHS1光纖發(fā)射器V1-V2二極管VT1三極管。
以下結(jié)合附圖1-6對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明具體實(shí)施方式
在圖1中是高壓開關(guān)觸頭溫度檢測監(jiān)視系統(tǒng)有6個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路，A1-A6為六個(gè)隔離電源與B1-B6六個(gè)觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路相連，觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路B1-B6通過六根光纖C1-C6與六個(gè)頻率電壓變換電路D1-D6相連，頻率電壓變換電路D1-D6通過單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)E1接數(shù)碼顯示電路F1。每一路溫度檢測電路之間以及溫度檢測電路和單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)之間都是隔離的，溫度檢測電路到單片機(jī)監(jiān)視電路的通信采用光纖來實(shí)現(xiàn)。圖中省略了串行口通信電路。
圖2中觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路包括壓控振蕩器U1、運(yùn)算放大器U2、電阻R1-R12、電容C1-C3、可調(diào)電阻RP1-RP3、溫度傳感器IT、光纖發(fā)射器PHS1、三極管VT1。溫度傳感器IT將溫度轉(zhuǎn)化為電流經(jīng)電阻R12和可調(diào)電阻RP3將電流轉(zhuǎn)化為電壓，該電壓經(jīng)過由壓控振蕩器U1和運(yùn)算放大器U2及其外圍阻容元件構(gòu)成的壓控振蕩器，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為頻率信號，該頻率信號從壓控振蕩器U1的3腳輸出，經(jīng)電阻R6、R11、三極管VT1組成的功率放大電路放大后，驅(qū)動(dòng)光纖發(fā)射器PHS1，將頻率信號轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)過光纖C1-C6送到下一個(gè)單元。
圖3中頻率電壓轉(zhuǎn)換電路包括光纖接收器PHR1、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路U3、電阻R13-R19、電容C4-C6、可調(diào)電阻RP4。光纖接收器PHR1，接受來自光纖C1-C6的光信號，并將光信號變換為電流信號，電流信號經(jīng)過電阻R19轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號實(shí)際上是頻率不同的方波，為反映頻率的電信號，也稱頻率信號。頻率信號經(jīng)過由電壓頻率轉(zhuǎn)換專用集成電路U3、電容器C4～C6、電阻R13～R19和可調(diào)電阻RP4組成的頻率電壓變換電路，轉(zhuǎn)換成幅值和輸入頻率信號成正比的模擬電壓信號，該電壓信號從電壓頻率轉(zhuǎn)換專用集成電路U3的1腳輸出，送到下一個(gè)單元，即單片機(jī)CPU的模擬量輸入口ACHi，實(shí)際上該單元Di單元和下一個(gè)單元E1單元是作在一起的，僅僅是為了敘述方便才分開的。
在圖4中單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)包括單片機(jī)U4、譯碼器U5、地址鎖存器U6、程序存儲器U7、晶振CR1、電容C7-C9、電阻R20，數(shù)據(jù)總線D0-D7、控制總線E、WR、地址總線A0-A2。單片機(jī)CPU的模擬量輸入口讀取來自ACH0～ACH5的電壓，根據(jù)電壓大小，即可算出每一個(gè)觸點(diǎn)的溫度。ACH6用來進(jìn)行報(bào)警給定值的設(shè)定。單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)E1單元將檢測結(jié)果送到下一個(gè)數(shù)碼顯示電路F1單元，進(jìn)行溫度的數(shù)值顯示。單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)E1單元和數(shù)碼顯示電路F1單元的連接，通過圖4或圖5右側(cè)的數(shù)據(jù)總線D0～D7、控制總線E、WR及地址線A0～A2。
在圖6中整個(gè)系統(tǒng)的檢測結(jié)果，可以采用數(shù)碼管或液晶進(jìn)行顯示。圖6采用5位數(shù)碼管的簡單顯示電路包括譯碼器U14、數(shù)據(jù)鎖存器U15-U19、反相器U20、電阻R27-R67、數(shù)碼管H1-H5。附圖6為，其中，前兩位顯示觸點(diǎn)編號，后三位顯示對應(yīng)的觸點(diǎn)溫度。
圖5為本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路包括單片機(jī)U8、程序存儲器U9、地址譯碼器U10、地址鎖存器U11、與非門U12-U14、電阻R21-R27、電容C11-C20、光纖接收器PHR2-PHR7。省去附圖1中的D1-D6頻率電壓變換電路，不進(jìn)行附圖3所示的頻率到電壓轉(zhuǎn)換，直接將來自光纖C的數(shù)字量輸入單片機(jī)CPU的計(jì)數(shù)器，通過CPU計(jì)數(shù)器來計(jì)算觸點(diǎn)的溫度值。因?yàn)闇囟鹊淖兓容^緩慢，為簡單起見，用邏輯電路，通過P口周期性的屏蔽其他五路頻率輸入，讀入一路頻率量，因頻率和溫度成正比，可以逐次計(jì)算出每一個(gè)觸點(diǎn)的溫度。當(dāng)單片機(jī)U8的P2.7、P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4分別取1、0、0、0、0、0時(shí)，只有反映第一個(gè)觸點(diǎn)、母線/電纜接頭溫度的頻率量送入單片機(jī)U8的44腳，該腳為單片機(jī)CPU內(nèi)部計(jì)數(shù)器的輸入腳，計(jì)算機(jī)可以檢測和計(jì)算第一個(gè)觸點(diǎn)、母線/電纜接頭的溫度值，然后再取P2.7、P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4的值為0、1、0、0、0、0，則可以輸入和計(jì)算第2個(gè)觸點(diǎn)、母線/電纜接頭的溫度值，依次類推，可以輸入和計(jì)算出所有的檢測溫度值。
整個(gè)系統(tǒng)的工作過程是，上電后，單片計(jì)算機(jī)和其他電路從復(fù)位狀態(tài)開始，溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過壓控振蕩器轉(zhuǎn)換為頻率信號，再經(jīng)過光纖將頻率信號傳輸?shù)筋l率電壓轉(zhuǎn)換單元，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為幅值和溫度成比例的電壓信號，該電壓信號經(jīng)模擬量輸入口送入單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算，送入顯示單元進(jìn)行數(shù)值顯示，并進(jìn)行過熱判斷和發(fā)送本地和遠(yuǎn)程故障報(bào)警信號。
權(quán)利要求1.高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路和與其相連的一套單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路包括隔離電源Ai、觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路Bi、隔離電源Ai與觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路Bi個(gè)數(shù)相等，單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)包括單片機(jī)E1和數(shù)碼顯示電路F1，觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路Bi的輸出端通過對應(yīng)的光纖Ci與單片機(jī)E1和數(shù)碼顯示電路F1連接(其中i＝1、2、3…)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于光纖Ci與單片機(jī)E1間還可設(shè)置與光纖Ci相對應(yīng)的一個(gè)以上的頻率電壓變換電路Di。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于隔離電源Ai、觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路Bi、與其相連的的光纖Ci及頻率電壓變換電路Di的個(gè)數(shù)與其觸頭、母線/電纜接頭相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于隔離電源Ai是線性電源或開關(guān)電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于觸點(diǎn)溫度檢測與電壓頻率變換電路Bi包括壓控振蕩器U1、運(yùn)算放大器U2、電阻R1-R12、電容C1-C3、可調(diào)電阻RP1-RP3、溫度傳感器IT、光纖發(fā)射器PHS1、三極管VT1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于頻率電壓轉(zhuǎn)換電路Di包括光纖接收器PHR1、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路U3、電阻R13-R19、電容C4-C6、可調(diào)電阻RP4。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)包括單片機(jī)U4、譯碼器U5、地址鎖存器U6、程序存儲器U7、晶振CR1、電容C7-C9、電阻R20，數(shù)據(jù)總線D0-D7、控制總線E、WR、地址總線A0-A2。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于數(shù)碼顯示電路F1包括譯碼器U14、數(shù)據(jù)鎖存器U15-U19、反相器U20、電阻R27-R67、數(shù)碼管H1-H5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路包括單片機(jī)U8、程序存儲器U9、地址譯碼器U10、地址鎖存器U11、與非門U12-U14、電阻R21-R27、電容C11-C20、光纖接收器PHR2-PHR7。
專利摘要高壓開關(guān)觸頭/母線溫度檢測系統(tǒng),屬于發(fā)電廠、變電所(站)等電力系統(tǒng)用高壓或超高壓開關(guān)柜中的高壓開關(guān)觸點(diǎn)、母線/電纜接頭溫度檢測監(jiān)視,特別適用于移動(dòng)式手車高壓開關(guān)柜的高壓活動(dòng)觸頭的溫度檢測監(jiān)視,其特征在于:包括多個(gè)獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路和與其相連的一套單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng),與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有溫度檢測精確度高、無須大功率電源、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、適用范圍廣、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01K7/00GK2504620SQ0126852
公開日2002年8月7日 申請日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者費(fèi)萬民, 張艷莉 申請人:費(fèi)萬民