高压开关柜触头温度在线监测的研究0大连

高压开关柜触头温度在线监测的研究

高压开关柜触头温度在线监测的研究 2011年12月09日 来源： 摘要：高压开关柜一次触头因温度过高而造成事故时有发生，由于处于高电压状态，对该处的温度监测较为困难。使用高压供电方式并采用红外光隔离技术能很好地解决高电压状态下的测量问题。根据开关柜的工作特点选用适当的抗干扰等措施能较好地解决实用性和经济性的问题。关键词：在线监测 温度 光电隔离　　1　引言　　现代社会对电能的依赖性极高，用电密度越大的地区对电的依赖性越高，因而对供电设备的可靠性提出了越来越高的要求。做为目前普遍使用的小车式开关柜由于断路器与开关柜之间采用插头联接，当小车与开关柜因制造、运输及安装不良等都将引起触头接触不良，接触电阻增大，出现触头温升过高，甚至烧毁，造成停电，这些现象在大电流开关柜如进线柜上尤为突出，且影响极大。为避免此类事故的发生，开发一种能即时监测触头温升的装置显得非常迫切(国外已有个别公司开发了这类产品)。　　由于高压开关触头处于高电压、高温度、强磁场以及极强的电磁干扰环境中，要实现对触头的测温，必须解决电子测量装置在上述恶劣环境条件下的适应性。目前测温工作方式基本上采用被动式测温或主动式测温两种形式。　　被动式测温采用接收被测量点幅射出的远红外波，通过判断远红外波长来确定测量点温度；而主动式测温则是通过埋设在测量点的温度传感器直接测量温度。　　被动式测量的优点在于通过凸透镜直接接收测量点发出的远红外波，接收器(传感器)可远离测量点，解决了高压隔离以及传感器环境温度高的问题，测量系统结构简单；其缺点是只可测量在传感器直视范围内的测量点温度，这往往成为致命的弱点。　　主动式测量的优点在于测量点位置不受限制，传感器安装布置灵活；其缺点是必需解决传感器在高温、强电场、强磁场环境条件下的工作可靠性、传感器与主机之间的高电压隔离以及传感器自身的工作电源问题。　　作为开关柜的附加功能系统，测温装置的造价成本是其能否推广的重要问题。针对上述问题，经近两年的反复试验，所研究开发的高压开关柜触头温度在线监测系统，已在国内几个变电站投入运行。　　本文介绍温度监测仪的结构、主要工作原理、技术性能及其主要技术特点。　　2　结构及工作原理　　温度监测仪采用主动式工作方式，由主机、检测器、光电转换器及感应电源四部分构成。检测器与感应电源同处在高压区，光电转换器与主机装在开关柜上，处于地电位。检测器与光电转换器之间采用红外线通过空气传送数据。　　3　　技术特点分析　　3.1高压隔离　　实现高压设备在线监测，首先要解决高压隔离问题。一般来说，解决这个问题有两个途径：一是通过空间隔离，另一是通过光纤隔离。空间隔离，信号可由光传送或无线电传送，本文采用红外光线进行信号传送，它具有隔离彻底、结构简单、抗干扰能力强、工作可靠等特点。而通过光纤隔离存在着沿面放电问题，需要有较长的沿面爬电距离。　　3.2抗干扰措施　　高压开关柜运行在高电压、大电流的状态，系统事故瞬间还出现强烈的电磁暂态过程，这些都产生强电场、磁场及强电磁干扰，这对于微电子系统及微弱信号处理非常不利。　　为消除这些干扰，同时采用软、硬件抗干扰措施，在软件设计上应用数字编码、解码技术，剔除干扰信号，并使用了软件滤波技术；在硬件上采用金属屏蔽，加强各级滤波消除高频干扰。检测器与测温点处于同一电位，减少电场的影响。另外为消除随机干扰，利用触头温度变化相对缓慢的特点，对检测点信号反复接收，多次采集，排除异常数据以保证数据可靠，通过以上综合措施，整机有了较好的抗干扰能力，测量数据稳定可靠。　　3.3供电方式　　为消除强电场的影响，温度检测器与测温点处同一高电位，检测器工作电源不能从外部供给，只能由内部产生，为此，在主导电回路上安装一感应线圈作为电源。但由于开关柜工作电流变化很大，一般可达十几倍，为保证感应线圈能提供较为稳定的电源，利用铁芯磁饱和原理，适当选择铁芯截面，小电流时铁芯正常励磁，大电流时铁芯饱和，从而提供了变化幅度较小的电源，再通过电子稳压装置，向检测器提供稳定可靠的电源。　　3.4热稳定性问题　　温度检测器安装在主导电回路上，测量点温度可达120℃　以上，这就要求检测器有良好的热稳定性，由于测温探头与检测器之间用导线联接，检测器可远离高温区，安装在导电回路温度较低处(一般可在80℃以下)，从而降低了检测器耐高温的要求。与此同时选用热稳定性较好的元器件，并在模拟信号通道上合理设置温度补偿，使系统达到较高的热稳定性。本监测仪在测量点温度为30～120℃，环境温度为80℃　以下，稳定性可控制在±2℃　以内(与热电偶测量值相比)。　　4　实用性　　实际应用必须做到工作可靠、结构简单、体积小巧、便于安装又不影响开关柜的结构性能，而且产品的价格易被用户接受。为实现上述目标，选用通用、标准、可靠的元器件，在保证实际需要的前提下，既降低成本，又保证足够的实

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