國網(wǎng)四川省電力公司甘孜供電公司 向方云 張 俊

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高壓開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)測的研究

國網(wǎng)四川省電力公司甘孜供電公司 向方云 張 俊

【摘要】由于高壓開關(guān)柜的觸頭處于高電壓狀態(tài)，所以在運行的過程中，很難對觸頭的溫度進(jìn)行檢測，所以會因觸頭溫度過高而造成火災(zāi)的發(fā)生或大面積的停電。本文首先介紹了溫度監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)、功能和主要的工作原理，其次分析了溫度監(jiān)測儀的技術(shù)特點，最后對溫度在線監(jiān)測的實際應(yīng)用要求進(jìn)行了簡要的說明。

【關(guān)鍵詞】高壓開關(guān)柜；觸頭溫度；在線監(jiān)測

1　溫度在線監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)、功能和主要的工作原理

1.1溫度在線監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測儀的工作方式為主動式的工作方式，主要由主機(jī)、感應(yīng)電源、光電轉(zhuǎn)換器、監(jiān)測器這四個部分構(gòu)成。其中處在高壓區(qū)的有感應(yīng)電源和監(jiān)測器，而主機(jī)與光電轉(zhuǎn)換器則主要裝在開關(guān)柜上，且處于地電位。這四個部分在溫度在線監(jiān)測儀的運行過程中起著不同的作用，監(jiān)測器與光電轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)據(jù)傳遞主要是采用紅外線通過空氣來傳遞的。

1.2溫度在線監(jiān)測儀的功能

監(jiān)測儀的主要功能體現(xiàn)在七個方面，第一，顯示6點觸頭的實時溫度精確值；第二，顯示在24小時內(nèi)出現(xiàn)最高溫度的時間以及最高溫度；第三，在超溫的情況下進(jìn)行報警，并啟動風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行降溫；第四，有組網(wǎng)通信的借口；第五，能夠設(shè)置當(dāng)前的時間；第六，對超溫報警點進(jìn)行設(shè)置；第七，設(shè)置機(jī)號。

1.3溫度在線監(jiān)測儀的工作原理

監(jiān)測儀的工作原理如圖1所示：

圖1　溫度檢測儀的原理框圖

圖1為溫度檢測儀的原理框圖，此溫度檢測儀使用單片機(jī)作為控制器定時采集溫度并且將采集好的溫度通過通訊接口傳到主控制器或者通過無線傳輸傳至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行下一步處理，同時在儀器板上還可以設(shè)置報警溫度、顯示即使溫度和最高最低溫度還有最值溫度發(fā)生時刻顯示。

2　溫度在線監(jiān)測儀的技術(shù)特點

2.1解決高壓隔離的問題

高壓設(shè)備監(jiān)測的實現(xiàn)最重要的就是要解決高壓隔離的問題，而對于高壓隔離問題來說，主要解決的辦法有以下兩種：第一種是通過空間隔離，第二種則是通過光纖隔離。第一種空間隔離中，其信號主要是由光或者無線電來傳送，而本文則主要采用紅外光線對信號進(jìn)行傳送，因為紅外光線具有隔離效果和抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等特點。此外，在通過光纖隔離的過程中，還存在著沿面放電的問題，所以在設(shè)置時，要設(shè)置較長的沿面爬電距離。

2.2優(yōu)化抗干擾措施

高壓開關(guān)柜在運行的過程中處于高電壓和大電流的狀態(tài)，所以其系統(tǒng)在發(fā)生事故的瞬間還會出現(xiàn)強(qiáng)烈電磁暫態(tài)過程，這些都有可能產(chǎn)生強(qiáng)電場、強(qiáng)電磁以及磁場的干擾，這些對于微電子系統(tǒng)的處理以及微弱信號的處理都有一定的干擾，不利于其數(shù)據(jù)的處理，從而影響了數(shù)據(jù)的精確度。

所以在對其進(jìn)行處理時，我們首先要對這些干擾進(jìn)行消除，并在此過程中采用軟件、硬件等抗干擾措施。如在軟件設(shè)計上，可以應(yīng)用數(shù)字編碼以及解碼技術(shù)對一些干擾信號進(jìn)行消除，同時還應(yīng)該使用軟件濾波技術(shù)；而在硬件設(shè)計上，可以采用金屬進(jìn)行屏蔽，在加強(qiáng)各級濾波的同時，消除高頻干擾。此外，對于那些隨機(jī)干擾來說，可以利用觸頭溫度變化相對緩慢的特點，對監(jiān)測點的信號進(jìn)行多次收集，在收集完后對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，排除所收集到信息中的異常數(shù)據(jù)，從而保證收集到數(shù)據(jù)的可靠性。以上這些抗干擾措施的實施，不僅可以使其溫度檢測儀具有較好的抗干擾能力，還能夠確保其監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.3完善供電方式

對于溫度監(jiān)測儀來說，其在運行的過程中為了消除強(qiáng)電場的影響，溫度監(jiān)測器要與測溫點處于同一高電位上，而監(jiān)測器的工作電源只能由內(nèi)部產(chǎn)生，不能直接從外部供給，所以，在主導(dǎo)電回路上應(yīng)該安裝感應(yīng)線圈作為其電源。但是在一般情況下，開關(guān)柜工作的電流可達(dá)十幾倍，變化相對較大，所以為了確保感應(yīng)線圈能夠為溫度監(jiān)測儀提供較為穩(wěn)定的電源，可以利用鐵芯磁的飽和原理，選擇合適的鐵芯截面，這樣當(dāng)有小電流通過時，鐵芯可以正常勵磁，而當(dāng)通過的電流較大時，鐵芯處于飽和狀態(tài)，在為其提供變化幅度較小的電源的同時，通過電子穩(wěn)壓裝置，向溫度監(jiān)測器提供安全可靠的電源，最終達(dá)到完善供電方式的目的。

2.4控制熱穩(wěn)定性問題

當(dāng)溫度監(jiān)測器安裝在主導(dǎo)電回路上時，測量點的溫度可到到120℃甚至更高，較高的溫度要求溫度監(jiān)測器具有較好的熱穩(wěn)定性。而在溫度監(jiān)測儀運行的過程中，由于測溫探頭與監(jiān)測器之間是用導(dǎo)線聯(lián)接的，所以監(jiān)測器與高溫區(qū)的距離設(shè)置上要相對遠(yuǎn)一些。還可以將其安裝在導(dǎo)電回路溫度較低的地方時，這樣溫度就可以下降到80℃左右，甚至更低，這就符合了監(jiān)測器耐高溫的要求。此外，為了實現(xiàn)對熱穩(wěn)定性的控制，我們在選取元器件的時候，要選擇熱穩(wěn)定性較好的元器件，并在模擬信號通道上對溫度補償進(jìn)行合理的設(shè)置，從而有效的控制其熱穩(wěn)定性。

3　溫度在線監(jiān)測儀的實用性說明

在實際應(yīng)用的過程中，溫度監(jiān)測儀必須具有可靠性、結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、方便安裝的特點，在具有這些特點的同時，還不能影響開關(guān)柜的工作性能以及產(chǎn)品的價格能夠被用戶接受等特點。為了達(dá)到以上的要求，我們可以在以下幾方面入手，對其進(jìn)行優(yōu)化：第一，在元器件的選擇上，要選擇通用的、可靠的、標(biāo)磚的元器件，此外，還應(yīng)該在保證使用質(zhì)量的同時還應(yīng)該考慮產(chǎn)品的成本，并降低其成本，最終確保其實用性。第二，在溫度檢測儀結(jié)構(gòu)的設(shè)置上，要溫度監(jiān)測儀在結(jié)構(gòu)小巧，使用方便的基礎(chǔ)上，保證其各項功能的正常運行。如在于開關(guān)柜配套的過程中，原來的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)不需要進(jìn)行變動，只需要在不影響原開關(guān)柜性能的基礎(chǔ)上在相應(yīng)的地方打上安裝孔，其中，開關(guān)柜的絕緣性是幾乎不受影響的。

4　總結(jié)

本文對高壓開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)測進(jìn)行了研究，通過對溫度監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)、功能以及工作原理的介紹，我們也相應(yīng)的采取了紅外光電隔離以及高壓供電的方式解決了高電壓下觸頭溫度監(jiān)測困難的問題。在此過程中，我們得出了在解決高電壓下觸頭溫度監(jiān)測苦難這一問題的過程中，不僅要重視對元器件的選擇，還要選擇適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施對溫度監(jiān)測儀進(jìn)行優(yōu)化，使其在具有較好性能的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)成本，最終實現(xiàn)開關(guān)柜溫度監(jiān)測結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

［1］段建東，等.基于Zigbee的開關(guān)柜出頭溫度在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)［J］.高壓電器，2015（28）.

［2］丁道振.高壓開關(guān)柜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)研究［J］.機(jī)電技術(shù)，2012（31）.

作者簡介：

向方云，工程師，高級技師，現(xiàn)工作于國網(wǎng)四川省電力公司甘孜供電公司運維檢修部，主要研究方向：變電站運維技術(shù)，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。