專利名稱：高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在線監(jiān)測(cè)高壓開關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升情況，進(jìn)而對(duì)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(huì)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(guó)電力系統(tǒng)配電電壓等級(jí)開關(guān)事故中溫升故障占到8. 9%，因此，檢測(cè) 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(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。
國(guó)內(nèi)外對(duì)于這方面技術(shù)的研究，根據(jù)傳感器和被測(cè)對(duì)象接觸與否，分 為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩種方法。非接觸式測(cè)溫方法采用熱紅外枱r 測(cè)技術(shù)，它是根據(jù)物體相對(duì)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(cè)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(cè)溫儀的另外一個(gè)缺點(diǎn)是 需要人工巡檢，有時(shí)還會(huì)收到天氣等因素的影響，它無法檢測(cè)封閉在機(jī)拒 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(cè)的一體化集成。接觸式測(cè)溫方法則比較多，主要有以下幾種(1)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(cè)量，而且對(duì)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(cè)溫技術(shù)，美國(guó)路克公司在美國(guó)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(cè)變壓器 繞組溫度的熒光光纖測(cè)溫裝置，這是一種全新的在線監(jiān)測(cè)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(cè)出該點(diǎn)的實(shí)際溫度 變化，但是光纖測(cè)溫儀價(jià)格昂貴，光纖測(cè)溫儀的安裝和改造比較麻煩，長(zhǎng) 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(guó)內(nèi)光纖測(cè)溫 技術(shù)尚未推廣使用；(3)其它接觸測(cè)溫國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)過多種在線接觸式測(cè) 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(hào)送到地面，然后由地面計(jì)算機(jī)對(duì)溫度信號(hào)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(l)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。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題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獲得電源供電電能的 一種在線監(jiān)測(cè)高 壓開關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升的裝置，進(jìn)而對(duì)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，本實(shí)用新型提供了一種在線監(jiān)測(cè)高壓開關(guān)觸頭 接點(diǎn)溫升監(jiān)測(cè)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4妄收部分電源電if各組成。
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，具體圏數(shù)需根據(jù)被測(cè) 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(cè)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(chǎng)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，溫度釆集電路將釆集到的觸頭接點(diǎn) 的溫度信號(hào)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(hào)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(duì)其它設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測(cè)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(hào)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)
6行顯示，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)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)。
■i
本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型的高壓開關(guān)觸頭溫度在 線監(jiān)測(cè)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)本實(shí)用新型的高壓開 關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置無線發(fā)射采用開放頻段微功率發(fā)射對(duì)其它設(shè)備不 會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測(cè)端與顯示儀表端完全隔離。(3)本 實(shí)用新型的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)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l(wèi)一高壓開關(guān)觸頭導(dǎo)體，2 —電流感應(yīng)線圈，3—鐵芯，4一 穩(wěn)壓和濾波電路。
具體實(shí)施方式
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(cè)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^各組成。
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i茲式 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(jiǎn)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(huì)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IOKO、 35KQ )完成；發(fā)射部分孩i處理器和4妻 收部分的孩史處理器選用PIC、 NSP430、 51或AVR系列等，無線發(fā)射電^各和 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(cè)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(cè)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(cè)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(hào)； 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1、高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置，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(cè)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(cè)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(cè)高壓開關(guān)觸頭位置，檢測(cè)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(hào)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(hào)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(hào)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(cè)裝置，其特征在于， 接收部分的微處理器(6)留有無線和有線接口電路。
3、 如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于， 無線發(fā)射電路(4 )采用集成電路模塊，其發(fā)射頻段采用開放頻段 315-960MHz。
4 、 如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于， 發(fā)射部分電源電路(1 )可以從較寬的電流范圍50A-5000A獲得持續(xù)的電能 直接為溫度采集電路(2 )、發(fā)射部分微處理器(3 )、無線發(fā)射電路(4 )和 無線接收電路(5)提供電能，同時(shí)可為備用電池充電。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)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，高壓開關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置溫度采集部分不需外接電源，利用電磁場(chǎng)耦合原理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(duì)其它設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測(cè)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(cè)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(hào)G01K7/00GK201277889SQ20082016095
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者周驍威 申請(qǐng)人:常州帕斯菲克自動(dòng)化技術(shù)有限公司