專利名稱：一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用無(wú)線射頻技術(shù)在線監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升情況，進(jìn)而對(duì)高壓開(kāi)關(guān)觸頭故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的電路及其方法。
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(guò)負(fù)荷運(yùn)行或高壓開(kāi)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(guò)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(guò)負(fù)荷等引起接頭溫度過(guò)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(kāi)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(kāi)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)溫方法采用熱紅外檢測(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(wú)法檢測(cè)封閉在機(jī)柜內(nèi)的高壓開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，無(wú)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:(I)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(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等來(lái)說(shuō)，在封閉機(jī)柜內(nèi)運(yùn)行時(shí)幾乎看不見(jiàn)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(kāi)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(wèn)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(guò)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(kāi)關(guān)觸頭上，通過(guò)無(wú)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(wú)一例外都存在著如何給溫度傳感器供電的問(wèn)題，通常有以下幾種供電方式(I)電池法:最大缺點(diǎn)無(wú)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)傳感器使用娃光電池，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(guò)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(wèn)題是提供一種不需外接電源，而是利用高壓開(kāi)關(guān)流過(guò)的大電流通過(guò)電磁耦合獲得電源供電電能的一種在線監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升的裝置，利用無(wú)線射頻技術(shù)進(jìn)而對(duì)高壓開(kāi)關(guān)觸頭故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，而采用的技術(shù)方案是:
一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:
1、采用的設(shè)備是本發(fā)明的一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(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(wú)線發(fā)射電路、無(wú)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。發(fā)射部分電源電路由電流感應(yīng)線圈、環(huán)形鐵芯和電壓轉(zhuǎn)換模塊組成。電流感應(yīng)線圈繞在環(huán)形鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測(cè)電流值大小按一定比例確定，電流感應(yīng)線圈的二根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊的對(duì)應(yīng)接線端子連接，電壓轉(zhuǎn)換模塊為整流、濾波、穩(wěn)壓電路模塊。電壓轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸出端分別與溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器和無(wú)線發(fā)射電路的電壓輸入端連接。溫度采集電路的溫度信號(hào)輸出端與發(fā)射部分的微處理器的溫度信號(hào)輸入接口連接；發(fā)射部分的微處理器的信號(hào)輸出端與無(wú)線發(fā)射電路的信號(hào)輸入端連接。接收部分的電源電路為整流、濾波、穩(wěn)壓電路，由交流電源供電或直接由電池供電，為無(wú)線接收電路、接收部分微處理器和接收部分的顯示電路提供電源。無(wú)線接收電路的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的微處理器的溫度信號(hào)輸入端連接，接收部分的微處理器的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的顯示電路的對(duì)應(yīng)接口連接。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10ΚΩ、35ΚΩ )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(wú)線發(fā)射電路和無(wú)線接收電路的無(wú)線發(fā)射和無(wú)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(wú)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(wú)線(GPRS)和有線(485或232)接口電路。2、高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法:
將環(huán)狀鐵芯用絕緣材料密封后套裝在被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭導(dǎo)體上，這樣高壓觸頭有電流通過(guò)時(shí)，電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開(kāi)關(guān)觸頭流過(guò)的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線通過(guò)與之連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)為溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器和無(wú)線發(fā)射電路提供電源，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(wú)法更換的問(wèn)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。溫度采集電路通過(guò)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(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(wú)線發(fā)射電路，無(wú)線發(fā)射采用開(kāi)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(wú)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)行顯示，基于無(wú)線射頻技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)電路溫度采集部分用環(huán)氧樹(shù)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(kāi)關(guān)(例如圓觸頭或扁觸頭)。本發(fā)明具有積極的效果:(1)本發(fā)明的基于無(wú)線射頻技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)電路中，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)明的基于無(wú)線射頻技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)電路無(wú)線發(fā)射采用開(kāi)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)本發(fā)明的基于無(wú)線射頻技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)電路，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(kāi)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。
具體實(shí)施例方式一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:
1、采用的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備為高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)裝置，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(wú)線發(fā)射電路4、無(wú)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和接收部分電源電路8。發(fā)射部分電源電路I由電流感應(yīng)線圈9、環(huán)形鐵芯10和電壓轉(zhuǎn)換模塊11組成，電流感應(yīng)線圈9繞設(shè)在環(huán)形鐵芯10上，電流感應(yīng)線圈9的二根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊11的對(duì)應(yīng)接線端子連接，電壓轉(zhuǎn)換模塊11的電壓輸出端分別與溫度采集電路2、發(fā)射部分微處理器3和無(wú)線發(fā)射電路4的電壓輸入端連接。溫度采集電路2的溫度信號(hào)輸出端與發(fā)射部分的微處理器3的溫度信號(hào)輸入接口連接。發(fā)射部分的微處理器3的溫度信號(hào)輸出端與無(wú)線發(fā)射電路4的信號(hào)輸入接口連接。接收部分電源電路8的電壓輸出端分別與無(wú)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的電壓輸入接口連接。無(wú)線接收電路5的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的微處理器6的溫度信號(hào)輸入接口連接，接收部分的微處理器6的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的顯示電路7的信號(hào)輸入接口連接。2、高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè):
環(huán)形鐵芯10用絕緣材料密封后套裝在被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭的導(dǎo)體12上，電流感應(yīng)線圈9中耦合出被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭流過(guò)的電流，電流感應(yīng)線圈9通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊11分別為溫度采集電路2、發(fā)射部分的微處理器3和無(wú)線發(fā)射電路4提供穩(wěn)壓電源，電流范圍為50A-5000A，發(fā)射部分電源電路同時(shí)還能為備用電池充電。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(wú)線發(fā)射電路4，無(wú)線接收電路5接收無(wú)線發(fā)射電路4發(fā)出的溫度信號(hào)，解調(diào)后送到接收部分的微處理器6處理，并將處理后的溫度信號(hào)實(shí)時(shí)地送到接收部分的顯示器7進(jìn)行顯示，完成高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)。溫度采集電路中溫度的采集采用數(shù)字式溫度傳感器AD590或LM92，或采用熱敏電阻IOK Ω或35ΚΩ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，無(wú)線發(fā)射電路和無(wú)線接收電路的無(wú)線發(fā)射和無(wú)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(wú)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(wú)線GPRS接口電路和有線485或232接口電路。
權(quán)利要求
1.一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: ①、采用的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備為高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)裝置，包括發(fā)射部分電源電路(I)、溫度采集電路(2)、發(fā)射部分微處理器(3)、無(wú)線發(fā)射電路(4)、無(wú)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)和接收部分電源電路(8); 發(fā)射部分電源電路(I)由電流感應(yīng)線圈(9 )、環(huán)形鐵芯(10 )和電壓轉(zhuǎn)換模塊(11)組成，電流感應(yīng)線圈(9)繞設(shè)在環(huán)形鐵芯(10)上，電流感應(yīng)線圈(9)的二根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊(II)的對(duì)應(yīng)接線端子連接，電壓轉(zhuǎn)換模塊(11)的電壓輸出端分別與溫度采集電路(2)、發(fā)射部分微處理器(3 )和無(wú)線發(fā)射電路(4 )的電壓輸入端連接，溫度采集電路(2 )的溫度信號(hào)輸出端與發(fā)射部分的微處理器(3)的溫度信號(hào)輸入接口連接，發(fā)射部分的微處理器(3)的溫度信號(hào)輸出端與無(wú)線發(fā)射電路(4)的信號(hào)輸入接口連接； 接收部分電源電路(8)的電壓輸出端分別與無(wú)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)的電壓輸入接口連接，無(wú)線接收電路(5)的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的微處理器(6)的溫度信號(hào)輸入接口連接，接收部分的微處理器(6)的溫度信號(hào)輸出端與接收部分的顯示電路7的信號(hào)輸入接口連接； ②、高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè): 環(huán)形鐵芯(10)用絕緣材料密封后套裝在被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭的導(dǎo)體(12)上，電流感應(yīng)線圈(9)中耦合出被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭流過(guò)的電流，電流感應(yīng)線圈(9)通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊(11)分別為溫度采集電路(2)、發(fā)射部分的微處理器(3)和無(wú)線發(fā)射電路(4)提供穩(wěn)壓電源，電流范圍為50A-5000A，發(fā)射部分電源電路同時(shí)還能為備用電池充電，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(wú)線發(fā)射電路(4)，無(wú)線接收電路(5)接收無(wú)線發(fā)射電路(4)發(fā)出的溫度信號(hào)，解調(diào)后送到接收部分的微處理器(6)處理，并將處理后的溫度信號(hào)實(shí)時(shí)地送到接收部分的顯示器(7)進(jìn)行顯示，完成高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)； 溫度采集電路中溫度的采集采用數(shù)字式溫度傳感器AD590或LM92，或采用熱敏電阻IOKΩ或35ΚΩ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，無(wú)線發(fā)射電路和無(wú)線接收電路的無(wú)線發(fā)射和無(wú)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(wú)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(wú)線GPRS接口電路和有線485或232接口電路。
全文摘要
一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫升在線監(jiān)測(cè)方法，采用的設(shè)備包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無(wú)線發(fā)射電路、無(wú)線接收電路、接收部分微處理器、顯示電路和接收部分電源電路。發(fā)射部分電源電路包括電流感應(yīng)線圈和環(huán)狀鐵芯，鐵芯套裝在被測(cè)開(kāi)關(guān)觸頭的導(dǎo)體上，利用電流感應(yīng)線圈的感應(yīng)電流為溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器和無(wú)線發(fā)射電路提供電源。溫度采集電路采集到的溫度信號(hào)經(jīng)微處理器處理后由無(wú)線發(fā)射電路發(fā)射，無(wú)線接收電路接收，再經(jīng)微處理器處理后由顯示電路顯示測(cè)到的開(kāi)關(guān)觸頭溫度，當(dāng)溫升超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，能有效監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)觸頭故障，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01K7/00GK103115690SQ20131002972
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者李瑞祥, 唐海峰, 遲海寧, 梁倩, 李楠 申請(qǐng)人:遼寧巨龍騰飛電氣有限公司