專利名稱：高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線監(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。
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(l)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(1)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(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)題及其方法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)電磁耦合的方法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)溫升的裝置及其方法，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 裝置。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在線監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)觸頭接點(diǎn)溫升監(jiān)測(cè)裝
置及其方法，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(kāi)關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(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(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，分別為發(fā)射部分的微處理器、溫度采集電路和無(wú)線發(fā)射電路提供電源。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，高壓開(kāi)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(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(l)本發(fā)明的高壓開(kāi)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)本發(fā)明的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置無(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)明的高壓開(kāi)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(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。 其中1-高壓開(kāi)關(guān)觸頭導(dǎo)體，2_電流感應(yīng)線圈，3-鐵芯，4-穩(wěn)壓和濾波電路。
具體實(shí)施例方式
見(jiàn)圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)施例的高壓開(kāi)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(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，由鐵磁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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(wèn)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(wú)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10KQ、35KQ)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，高壓開(kāi)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(shù)脂澆注在 不同規(guī)格的夾具套件內(nèi)以適用不同規(guī)格和不同形狀的觸頭開(kāi)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(kāi)關(guān)觸頭溫度，當(dāng)溫升超過(guò)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
高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及其方法，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(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)、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(kāi)關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(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(wú)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(kāi)關(guān)觸頭位置，檢測(cè)高壓開(kāi)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(wú)線發(fā)射電路(4)，無(wú)線接收電路(5)將接收到來(lái)自無(wú)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(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)連接為它們提供電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及其方法，利用高壓開(kāi)關(guān)流過(guò)的大電流通過(guò)電磁耦合的方法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。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及其方法，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組成，高壓開(kāi)關(guān)觸頭溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及其方法溫度采集部分不需外接電源，而是利用電磁場(chǎng)耦合方法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(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，高壓開(kāi)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(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)G01K1/02GK101782437SQ200910029038
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16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