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高压开关柜母线温升在线测量装置的设计

http://www.electric.hc360.com2005年11月02日10:22 来源:高压开关网T|T

   摘 要:介绍了高压开关柜母线温升的在线测量方法,并给出了应用实例。
  关键词:高压母线;温升;在线测量
  
  1 引言
  电力系统中高压开关柜等高压设备的母线在载流过大时经常出现温升过高,而使相邻的绝缘部件性能劣化,甚至击穿而造成事故。据统计,电力系统发生事故原因中有相当一部分与热问题有关。因此,必须采取有效措施监控母线温度。

  由于母线处于高电位,要测量它的温度并非易事。目前专门用于高压母线温度测量的方法不多,一是在母线表面涂一层随温度变化而改变颜色的发光材料,通过观察其颜色变化来大致确定温度范围,这种方法准确度低、可读性差,不能进行定量测量;另外一种方法是利用红外光的辐射特性随温度变化的特点制成的红外测量仪,它能测量0℃~200℃之间的温度值,其误差小、准确度高。但操作人员必须常年定时操作仪器,才能测得母线温度,另外,由于需要光学器件,在高压开关柜等特定场合使用不太方便,而且价格比较高,推广应用有一定困难。

   本文涉及的高压开关柜母线温升在线测量装置能对高压母线温升进行在线检测,当母线温升超过允许值时,它发出报警信号及时提醒有关人员采取措施,避免事故的发生。

2 硬件解决方案
  本装置的硬件部分由母线温度测量、数据传输、显示及报警三个部分组成。母线温度测量部分由DALLS公司的DS1820温度传感器与AT89C2051单片机组成。数据传输采用红外线传输方式,以实现高、低压侧的电隔离,显示及报警部分由单片机AT89C2051、LED显示器和蜂鸣器组成。系统框图如图1所示。
  



  2.1 数字温度传感器
  在本装置中,采用美国Dallas公司推出的DS1820单线数字温度传感器。DS1820使用了on—board专利技术来测量温度,全部传感器及各种数字转换电路都被集成在一起,其塑封外形如一只三极管。
  DS1820具有独特的单线接口,不需要外部元件,不需备份电源,可用数据线供电(寄生电源方式),其接口电路图如图2所示。测量范围从-55℃~+200℃,增量值1℃,还可以读内部计数器,获得较高的分辨率。
  



  2.2 数据传输
  在高压母线温度测量装置中,温度传感器与数据处理、显示部分是分开的。温度测量部分安装在母排上,而数据的显示、报警部分安装在开关柜的面板上,数据从高压侧通过红外光传给处于低压侧的数据处理电路。
  IC1和石英晶体TXT产生32.768kHz的方波作为红外线发射器的载波,由CPU1(AT89C2051)的串行口P3.1发出的数据,经IC4反相后送入IC3调制;T1将其放大后由红外线发射二极管D1发射。
  



  在接收端,光电二极管先把接收到的红外光转化为电信号,送到CX20106A。CX20106A是红外线接收前置放大电路,它包括前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、信号检测和波形整形电路。经处理后还原出温度的数据信号,并送到CPU2(AT89C2051)的串行输入P3.0口。
  2.3 数据的显示和报警
  本装置在线测量并显示母线温度值(LED显示),且当母线温度达到或超过70℃时,发出报警信号。
  
  3 软件流程图
  3.1 DS1820工作流程
  DS1820的温度转换是在CPU1的控制下,通过单线接口接收CPU1发出的各种协议来完成的。简单的硬件接口以相对复杂的接口编程为代
  价,DS1820与AT89C2051的接口协议是通过严格的时序来实现的。其工作流程图见图3。值得注意的是DS1820开始工作前,必须先对其进行初始化,只有当DS1820发出应答后,主机才可以发操作命令。
  3.2 显示、报警部分的程序流程
  显示、报警部分的程序流程图如图4所示。
  



  4 试验与结论
  本装置实际运行于一高压开关柜上,得到如下数据:
  测量条件:
  母线电压:10kV
  母线类型:涂漆矩形硬铝LMY(或硬铜TMY);
  单点温度检测,在线报告温度值;
  测温范围:-10℃~+150℃:
  测温精度:±1℃;
  温度大于70℃发出警报信号。
  从实验结果可知,本装置能对高压母线温度进行在线检测,当母线温度超过70℃时,它发出报警信号,及时提醒有关人员采取措施,避免事故的发生。该装置性能稳定、造价低、操作方便,具有广泛的推广价值。

责任编辑:杨涵

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