1 引言
現(xiàn)代社會對電能的依賴性極高，用電密度越大的地區(qū)對電的依賴性越高，因而對供電設備的可靠性提出了越來越高的要求。做為目前普遍使用的小車式開關柜由于斷路器與開關柜之間采用插頭聯(lián)接，當小車與開關柜因制造、運輸及安裝不良等都將引起觸頭接觸不良，接觸電阻增大，出現(xiàn)觸頭溫升過高，甚至燒毀，造成停電，這些現(xiàn)象在大電流開關柜如進線柜上尤為突出，且影響極大。為避免此類事故的發(fā)生，開發(fā)一種能即時監(jiān)測觸頭溫升的裝置顯得非常迫切(國外已有個別公司開發(fā)了這類產(chǎn)品)?！ ?/p>
由于高壓開關觸頭處于高電壓、高溫度、強磁場以及極強的電磁干擾環(huán)境中，要實現(xiàn)對觸頭的測溫，必須解決電子測量裝置在上述惡劣環(huán)境條件下的適應性。目前測溫工作方式基本上采用被動式測溫或主動式測溫兩種形式?！ ?/p>
被動式測溫采用接收被測量點幅射出的遠紅外波，通過判斷遠紅外波長來確定測量點溫度；而主動式測溫則是通過埋設在測量點的溫度傳感器直接測量溫度?！ ?/p>
被動式測量的優(yōu)點在于通過凸透鏡直接接收測量點發(fā)出的遠紅外波，接收器(傳感器)可遠離測量點，解決了高壓隔離以及傳感器環(huán)境溫度高的問題，測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；其缺點是只可測量在傳感器直視范圍內(nèi)的測量點溫度，這往往成為致命的弱點?！ ?/p>
主動式測量的優(yōu)點在于測量點位置不受限制，傳感器安裝布置靈活；其缺點是必需解決傳感器在高溫、強電場、強磁場環(huán)境條件下的工作可靠性、傳感器與主機之間的高電壓隔離以及傳感器自身的工作電源問題?！ ?/p>
作為開關柜的附加功能系統(tǒng)，測溫裝置的造價成本是其能否推廣的重要問題。針對上述問題，經(jīng)近兩年的反復試驗，所研究開發(fā)的高壓開關柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，已在國內(nèi)幾個變電站投入運行。
本文介紹溫度監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)、主要工作原理、技術性能及其主要技術特點。
2 結(jié)構(gòu)及工作原理 溫度監(jiān)測儀采用主動式工作方式，由主機、檢測器、光電轉(zhuǎn)換器及感應電源四部分構(gòu)成。檢測器與感應電源同處在高壓區(qū)，光電轉(zhuǎn)換器與主機裝在開關柜上，處于地電位。檢測器與光電轉(zhuǎn)換器之間采用紅外線通過空氣傳送數(shù)據(jù)?！ ?/p>
3 技術特點分析
3.1高壓隔離
實現(xiàn)高壓設備在線監(jiān)測，首先要解決高壓隔離問題。一般來說，解決這個問題有兩個途徑：一是通過空間隔離，另一是通過光纖隔離?？臻g隔離，信號可由光傳送或無線電傳送，本文采用紅外光線進行信號傳送，它具有隔離徹底、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、工作可靠等特點。而通過光纖隔離存在著沿面放電問題，需要有較長的沿面爬電距離。
3.2抗干擾措施
高壓開關柜運行在高電壓、大電流的狀態(tài)，系統(tǒng)事故瞬間還出現(xiàn)強烈的電磁暫態(tài)過程，這些都產(chǎn)生強電場、磁場及強電磁干擾，這對于微電子系統(tǒng)及微弱信號處理非常不利?！ 橄@些干擾，同時采用軟、硬件抗干擾措施，在軟件設計上應用數(shù)字編碼、解碼技術，剔除干擾信號，并使用了軟件濾波技術；在硬件上采用金屬屏蔽，加強各級濾波消除高頻干擾。檢測器與測溫點處于同一電位，減少電場的影響。另外為消除隨機干擾，利用觸頭溫度變化相對緩慢的特點，對檢測點信號反復接收，多次采集，排除異常數(shù)據(jù)以保證數(shù)據(jù)可靠，通過以上綜合措施，整機有了較好的抗干擾能力，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠?！ ?/p>
3.3供電方式 為消除強電場的影響，溫度檢測器與測溫點處同一高電位，檢測器工作電源不能從外部供給，只能由內(nèi)部產(chǎn)生，為此，在主導電回路上安裝一感應線圈作為電源。但由于開關柜工作電流變化很大，一般可達十幾倍，為保證感應線圈能提供較為穩(wěn)定的電源，利用鐵芯磁飽和原理，適當選擇鐵芯截面，小電流時鐵芯正常勵磁，大電流時鐵芯飽和，從而提供了變化幅度較小的電源，再通過電子穩(wěn)壓裝置，向檢測器提供穩(wěn)定可靠的電源。
3.4熱穩(wěn)定性問題 溫度檢測器安裝在主導電回路上，測量點溫度可達120℃ 以上，這就要求檢測器有良好的熱穩(wěn)定性，由于測溫探頭與檢測器之間用導線聯(lián)接，檢測器可遠離高溫區(qū)，安裝在導電回路溫度較低處(一般可在80℃以下)，從而降低了檢測器耐高溫的要求。與此同時選用熱穩(wěn)定性較好的元器件，并在模擬信號通道上合理設置溫度補償，使系統(tǒng)達到較高的熱穩(wěn)定性。本監(jiān)測儀在測量點溫度為30～120℃，環(huán)境溫度為80℃ 以下，穩(wěn)定性可控制在±2℃ 以內(nèi)(與熱電偶測量值相比)?！ ?/p>
4 實用性 實際應用必須做到工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、便于安裝又不影響開關柜的結(jié)構(gòu)性能，而且產(chǎn)品的價格易被用戶接受。為實現(xiàn)上述目標，選用通用、標準、可靠的元器件，在保證實際需要的前提下，既降低成本，又保證足夠的實用精度；在結(jié)構(gòu)設計上力求緊湊小巧，與開關柜配套時，原柜結(jié)構(gòu)無需變動，只需在相應處打上安裝孔即可，不影響原柜各種性能，特別是開關柜的絕緣性能幾乎不被影響。
5 結(jié)語 采用紅外光電隔離及高壓供電方式能很好地解決高電壓下觸頭溫度測量困難的問題，而選擇適當?shù)目垢蓴_措施及元器件能使監(jiān)測儀既有較好的技術性能，成本又能保持在較低的水平上。該系統(tǒng)已成功地在國內(nèi)幾個變電站正常運行(如杭州的武林變、廣州市的變電站等)。
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