CN102759409A

CN102759409A - 10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置

Info

Publication number: CN102759409A
Application number: CN2012102414892A
Authority: CN
Inventors: 尹志浩; 陈超; 任晓英
Original assignee: Shengzhou electric power Co
Current assignee: Shengzhou electric power Co
Priority date: 2012-07-07
Filing date: 2012-07-07
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明公开10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，包括均安装于各相触臂上电源转换板、给电源转换板供电的电流互感器、数字温度传感器、无线编码发射模块以及均位于开关柜之外无线接收解码模块、温度显示与报警装置，无线编码发射模块读取数字温度传感器温度数据并处理成编码信号以无线发射，接收编码并解码的无线接收解码模块与温度显示与报警装置相连，电源转换板包括反向并接于电流互感器输出端上的二只大功率钳位二极管、并接于电流互感器输出端的整流滤波电路，该整流滤波电路后接限流电阻、大功率宽电压稳压管构成的宽电压稳压电路，本实具有感应取电、自行获得的工作电源稳定可靠、不间断地为无线编码发射模块实现无源供电。

Description

10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置

【技术领域】

本发明涉及断路器触臂监测装置，具体是指一种10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置。

【背景技术】

对电力设备温度的监测是目前国内外正在研究的一个非常重要的课题，移开式开关柜在供电、用电部门中都有大量应用，断路器是开关柜保证输配电***安全可靠运行的关键部件之一，断路器正常工作与否关系着电力***的稳定性，因断路器故障引发的事故已被列入国家电网公司十八项电网重大反事故措施之一。断路器的动、静触臂接触处是易发热点，动静触臂接触不良、接触电阻增大是引起断路器温度过高或异常的主因，事故的发展需要一个阶段、时间，若未能及时获知此变化，继续运行，触臂发热温度超过规定值，则会加剧动、静触臂接触处(触头)的氧化，氧化结果又导致接触电阻值上升，这样又促使触臂发热而进一步温升，而移开式开关柜具有密封性不散热，产生恶性循环，如果不及时加以控制，温升超标问题不断加剧，则会出现诸如触指熔化脱落、触臂烧毁、绝缘材料的性能下降等现象，产生高压放电，生成大量的带电离子，造成短路致使设备烧毁，引起停电，最后甚至会起火而引发事故，严重地造成开关***等恶性事故。断路器异常则导电回路则处于不正常状态，会使电器材料温度升高超出规定范围，造成电器材料的机械强度和物理性能等下降，因此触臂的温升意味着开关柜是否处于正常运行，必须对其温度进行实时监测。

为了防止断路器触臂温升所产生的事故隐患，市场上已经出现了对断路器温度进行监测的产品，但是仍存在一些弊端，比如：

1、非接触式红外测温仪，其需要知道被测目标大小、测量距离、目标所处的环境，而目标所处的环境对测温结果有很大影响。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下都会影响测温值，并且无法透过柜体测量内部设备，因此只能针对性用于固定式开关柜内所安装的断路器进行测温，而移开式开关柜属于封闭式结构，开关柜在运行中必须关闭柜门，无法测量因而无实用性。

2、光纤测温产品，其具有良好的电绝缘性，能够隔离开关柜内的高压，因此光纤连接的温度传感器能够直接安装到移开式开关柜内的断路器上，在高电压、大电流等环境中准确测量断路器触臂的运行温度，但光纤测温***复杂，技术要求较高，不耐高温环境，用于隔离高压的光纤表面存在受到灰尘污染的机会，积累灰尘后易使绝缘性降低，这使得光纤测温产品应用受到一定程度的限制，另外，温度传感器采用有源设计，必须使用电池，有***隐患，并且对于测量点的安装不方便，移开式开关柜在带电运行不能更换电池。

有鉴于此，需要一种能够准确测量开关柜内断路器触臂温度，本技术方案遂由此背景下产生。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，该装置采用感应取电，自行获得的工作电源稳定可靠而不间断。

为实现上述技术任务，本发明提供如下解决方案：

10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，包括电流互感器、电源转换板、数字温度传感器、无线编码发射模块、无线接收解码模块、温度显示与报警装置，电流互感器、电源转换板和无线编码发射模块均安装于各相触臂上，电流互感器感应获取电流并提供次级电压给电源转换板，电源转换板给无线编码发射模块提供电源，各相触臂在邻近其梅花爪头所在的触臂端部均紧贴有数字温度传感器，无线编码发射模块读取数字温度传感器的温度数据并处理成编码信号以无线方式发射出去，用于接收编码信号并将信号实时解码的无线接收解码模块在其输出端接温度显示与报警装置，无线接收解码模块、温度显示与报警装置均位于所述开关柜之外，所述电源转换板包括反向并接于电流互感器输出端的二只大功率钳位二极管、整流滤波电路和宽电压稳压电路，并接于电流互感器输出端的二极管整流桥和二极管整流桥输出端所接的滤波电容、电解电容构成整流滤波电路，该整流滤波电路后接限流电阻、大功率宽电压稳压管构成宽电压稳压电路，大功率宽电压稳压管两端产生的直流电压给无线编码发射模块提供稳定可靠、不间断直流电源。

上述无线接收解码模块可接收1～200只无线编码发射模块的编码信号。

采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：

1、本发明是通过装在各相触臂上的电流互感器感应电流后通过电源转换板供应工作电源给无线编码发射模块，其具有自行获取电源的功能，电源转换板具有钳位电路、整流滤波电路、宽电压稳压电路，保证了自行提供稳定可靠的不间断电源，为无线编码发射模块所需工作电压创造稳定可靠供电条件，杜绝了在大电流开关柜内安装电池所带来的风险隐患，实现无源，且本发明的电源转换板具有发热低的特点，数字温度传感器感应的温度真实影响小；

2、本发明采用的数字温度传感器紧贴各相触臂安装，测量点就近易发热点，可实时感应触臂温度变化，测温快速准确，无线编码发射模块抗高温、高电压、电磁环境的干扰能力强，读取数字温度传感器的温度数据经编码后通过无线信号方式通讯，故能解决无线编码发射模块和与无线接收解码模块之间高低电压传输，绝缘隔离性好，避免有线连接带来的高压窜入危险，且无线传输的数据准确、可靠性高；

3、本发明将数字温度传感器、无线编码发射模块等均安装在各相的触臂上，不影响原有的相间绝缘距离，结构紧凑，保障了大电流开关柜内的高压断路器原有绝缘性能，使用寿命长；

4、无线接收解码模块可以实现一点对多点接收，能够在短时间内(几乎同时)接收多达200只无线编码发射模块的编码信号并一一进行解码，实现多发单收，功效高，大量节省无线接收解码模块的投入成本，经济效益显著。

【附图说明】

图1是本发明较佳实施例的结构框图；

图2是本发明设置于各相触臂上的安装图；

图3是本发明中的电源转换板的电路原理图。

【具体实施方式】

请参阅图1、2、3所示，10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，包括电流互感器T1、电源转换板3、数字温度传感器4、无线编码发射模块5、无线接收解码模块6、温度显示与报警装置7。

电流互感器T1、电源转换板3、无线编码发射模块5均安装于各相触臂1上，各相触臂1在邻近其梅花爪头10所在的触臂端部均紧贴有数字温度传感器4。电流互感器T1与电源转换板3通过高温导线2连接，电流互感器T1通过感应一次电流(40A～1000A)转化成二次电流，输出交流电压12VAC～3.2VAC给转换电路板3供电，数字温度传感器4通过电源线与电源转换板3连接，电源转换板3给无线编码发射模块5提供电源。

所述电流互感器T1为铁基纳米微晶软磁材料制成的穿心式微功率电流互感器；电源转换板3能满足一次电流从40A～1000A大范围变化的条件下长期可靠工作，且能承受一次回路电流达3000A的冲击短路电流。

电源转换板3包括钳位电路、整流滤波电路和宽电压稳压电路。钳位电路由反向并接于电流互感器T1输出端的大功率钳位二极管D1、大功率钳位二极管D2组成，在大电流时将交流电压控制在一定范围内，由四只二极管构成的整流桥D0，将交流电转变成脉动直流电输出，整流桥D0的输入端并接于电流互感器T1输出端，滤波由滤波电容、电解电容组成，整流桥D0输出端接滤波电容C1、电解电容C2，宽电压稳压电路由限流电阻R1和大功率宽电压稳压管D3组成，该整流滤波电路后接限流电阻R1、大功率宽电压稳压管D3，大功率宽电压稳压管D3两端产生的直流电压给无线编码发射模块5提供稳定可靠、不间断直流电源。

大功率钳位二极管D1、大功率钳位二极管D2的功率均为5W，大功率宽电压稳压管D3的功率为1W，小型化的体积均与同规格二极管的体积相当，有利于节约空间。

当电压大于12VAC时，两只大功率稳压管D1、D2交替导通，电压值钳位在12VAC内，当电压位于12VAC～3.2VAC时，大功率稳压管D1、D2因截止而不起作用，大功率宽电压稳压管D3工作，以满足提供稳定、不间断的3.2DC直流电压给无线编码发射模块5供电。

本无线编码发射模块5直接通过数据线连接数字温度传感器4，无线编码发射模块5在设定时间自动读取数字温度传感器4的温度数据，并经过编码后通过无线传输的方式传输出去。

位于大电流开关柜之外的监控室则安装有一套无线接收解码模块6、温度显示与报警装置7，无线接收解码模块6的输出端接温度显示与报警装置7，其中无线接收解码模块6用于将温度编码信号进行解码。

当无线编码发射模块5把对应触臂1上的温度编码信号无线发射后，无线接收解码模块6接收相对应信号以解码，经解码后显示在温度显示与报警装置7上，装置通过其内置单片机预先设定的告警温度电量信号进行实时比对，当触臂1的温度低过预先设定值时，装置不工作，一旦触臂1的温度高于预先设定值时，装置报警，每只开关柜三相上、下各三只动触臂中只要有一只触臂出现超温现象，装置能指明具体超温故障点，使装置报警，本发明能够在一间监控室内的一套无线接收解码模块6、温度显示与报警装置7上达到监控多处大电流开关柜，因此实现了多发单收功能。

无线编码发射模块5属于超低功耗微功率模块，该模块提供多个频道的选择，可在线修改串口速率，收发频率，发射功率，射频速率，发射间隔，以及数字传感器类型等各种参数，可在2.1～3.6VDC电压范围内工作，在10dBm发射功耗仅为14mA，不会对其它电子设备的运行产生干扰，且在大电流开关柜正常运行时可以进行有效可靠的无线发射；无线接收解码模块6和温度显示与报警装置7相连市电220VAC，并经过整流、滤波、稳压后给无线接收解码模块6、温度显示与报警装置7提供工作电源，无线接收解码模块6是高度集成半双工微功率模块，采用高性能射频芯片S14432，采用高效的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度高，模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率，射频速率等各种参数，可以完成多发单收。

本发明可适用于10kV大电流移开式或固定式开关柜高压断路器触臂温度监控领域。

Claims

1.10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，包括电流互感器、电源转换板、数字温度传感器、无线编码发射模块、无线接收解码模块、温度显示与报警装置，电流互感器、电源转换板和无线编码发射模块均安装于各相触臂上，电流互感器感应获取电流并提供次级电压给电源转换板，电源转换板给无线编码发射模块提供电源，各相触臂在邻近其梅花爪头所在的触臂端部均紧贴有数字温度传感器，无线编码发射模块读取数字温度传感器的温度数据并处理成编码信号以无线方式发射出去，用于接收编码信号并将信号实时解码的无线接收解码模块在其输出端接温度显示与报警装置，无线接收解码模块、温度显示与报警装置均位于所述开关柜之外，其特征在于：所述电源转换板包括反向并接于电流互感器输出端的二只大功率钳位二极管、整流滤波电路和宽电压稳压电路，并接于电流互感器输出端的二极管整流桥和二极管整流桥输出端所接的滤波电容、电解电容构成整流滤波电路，该整流滤波电路后接限流电阻、大功率宽电压稳压管构成宽电压稳压电路，大功率宽电压稳压管两端产生的直流电压给无线编码发射模块提供稳定可靠、不间断直流电源。

2.根据权利要求1所述的10kV大电流开关柜高压断路器触臂温度在线监测装置，其特征在于：所述无线接收解码模块可接收1～200只无线编码发射模块的编码信号。