高壓開關柜觸頭溫度在線監測的研究

國網四川省電力公司甘孜供電公司 向方云 張 俊

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高壓開關柜觸頭溫度在線監測的研究

國網四川省電力公司甘孜供電公司 向方云 張 俊

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

【關鍵詞】高壓開關柜；觸頭溫度；在線監測

1　溫度在線監測儀的結構、功能和主要的工作原理

1.1溫度在線監測儀的結構

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

1.2溫度在線監測儀的功能

監測儀的主要功能體現在七個方面，第一，顯示6點觸頭的實時溫度精確值；第二，顯示在24小時內出現最高溫度的時間以及最高溫度；第三，在超溫的情況下進行報警，并啟動風機對其進行降溫；第四，有組網通信的借口；第五，能夠設置當前的時間；第六，對超溫報警點進行設置；第七，設置機號。

1.3溫度在線監測儀的工作原理

監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網進行下一步處理，同時在儀器板上還可以設置報警溫度、顯示即使溫度和最高最低溫度還有最值溫度發生時刻顯示。

2　溫度在線監測儀的技術特點

2.1解決高壓隔離的問題

高壓設備監測的實現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行傳送，因為紅外光線具有隔離效果和抗干擾能力強、結構簡單、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，所以在設置時，要設置較長的沿面爬電距離。

2.2優化抗干擾措施

高壓開關柜在運行的過程中處于高電壓和大電流的狀態，所以其系統在發生事故的瞬間還會出現強烈電磁暫態過程，這些都有可能產生強電場、強電磁以及磁場的干擾，這些對于微電子系統的處理以及微弱信號的處理都有一定的干擾，不利于其數據的處理，從而影響了數據的精確度。

所以在對其進行處理時，我們首先要對這些干擾進行消除，并在此過程中采用軟件、硬件等抗干擾措施。如在軟件設計上，可以應用數字編碼以及解碼技術對一些干擾信號進行消除，同時還應該使用軟件濾波技術；而在硬件設計上，可以采用金屬進行屏蔽，在加強各級濾波的同時，消除高頻干擾。此外，對于那些隨機干擾來說，可以利用觸頭溫度變化相對緩慢的特點，對監測點的信號進行多次收集，在收集完后對信號數據進行統計和分析，排除所收集到信息中的異常數據，從而保證收集到數據的可靠性。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，還能夠確保其監測數據的穩定性和可靠性。

2.3完善供電方式

對于溫度監測儀來說，其在運行的過程中為了消除強電場的影響，溫度監測器要與測溫點處于同一高電位上，而監測器的工作電源只能由內部產生，不能直接從外部供給，所以，在主導電回路上應該安裝感應線圈作為其電源。但是在一般情況下，開關柜工作的電流可達十幾倍，變化相對較大，所以為了確保感應線圈能夠為溫度監測儀提供較為穩定的電源，可以利用鐵芯磁的飽和原理，選擇合適的鐵芯截面，這樣當有小電流通過時，鐵芯可以正常勵磁，而當通過的電流較大時，鐵芯處于飽和狀態，在為其提供變化幅度較小的電源的同時，通過電子穩壓裝置，向溫度監測器提供安全可靠的電源，最終達到完善供電方式的目的。

2.4控制熱穩定性問題

當溫度監測器安裝在主導電回路上時，測量點的溫度可到到120℃甚至更高，較高的溫度要求溫度監測器具有較好的熱穩定性。而在溫度監測儀運行的過程中，由于測溫探頭與監測器之間是用導線聯接的，所以監測器與高溫區的距離設置上要相對遠一些。還可以將其安裝在導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，這就符合了監測器耐高溫的要求。此外，為了實現對熱穩定性的控制，我們在選取元器件的時候，要選擇熱穩定性較好的元器件，并在模擬信號通道上對溫度補償進行合理的設置，從而有效的控制其熱穩定性。

3　溫度在線監測儀的實用性說明

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

4　總結

本文對高壓開關柜觸頭溫度在線監測進行了研究，通過對溫度監測儀的結構、功能以及工作原理的介紹，我們也相應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，還要選擇適當的抗干擾措施對溫度監測儀進行優化，使其在具有較好性能的基礎上，降低生產成本，最終實現開關柜溫度監測結果的可靠性和穩定性。

參考文獻

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

［2］丁道振.高壓開關柜觸頭溫度無線監測系統研究［J］.機電技術，2012（31）.

作者簡介：

向方云，工程師，高級技師，現工作于國網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，電力設備狀態監測。