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高壓母線溫度在線�(cè)量裝�

在電力系�(tǒng)�,高壓開(kāi)�(guān)、GIS(氣體絕緣變電站)等高壓電器和載流母線等電力�(shè)備在�(fù)載電流過(guò)大時(shí)�(huì)出現(xiàn)溫升�(guò)高,讓溫度有可能使相鄰的絕緣部件性能劣化,甚至擊�。據(jù)�(tǒng)�(jì),電力系�(tǒng)�(fā)生事故原因中有相�(dāng)部分與過(guò)熱問(wèn)題有�(guān),因此采取及�(shí)措施�(jiān)�(cè)母線及電接觸溫度是電力系�(tǒng)需要解決的課題�
�(yùn)行中的載流母�、高壓開(kāi)�(guān)等處于高電位,其溫度�(cè)量裝置具有以下特�(diǎn)�
a.處于高電壓環(huán)境中�
b.允許系統(tǒng)在短�(shí)間內(nèi)�(guò)載運(yùn)�,但須在母線溫度危及�(yùn)行安全之前發(fā)出呼叫信�(hào)�
c.由于溫升是由�(fù)載電流引起的,溫度隨�(fù)載(�(shí)間)而變�,因此需要實(shí)�(shí)在線�(jiān)�(cè)并按�(guī)定的�(shí)間間隔記��
d.母線溫度是電力系�(tǒng)狀�(tài)參數(shù)之一,為綜合�(jiān)�(cè)系統(tǒng)狀�(tài),要求母線溫度測(cè)量裝置數(shù)字化輸出,以便于�(jì)算機(jī)處理,并可與其他電氣參數(shù)相配�,成為電力在線監(jiān)�(cè)系統(tǒng)的一部分�
1、高壓母線溫度測(cè)量技�(shù)�(xiàn)狀
母線處于高電�,目前國(guó)�(nèi)�(zhuān)門(mén)用于高壓母線及電接觸�(fā)熱測(cè)量的儀器還很少。溫度監(jiān)�(cè)的主要方法一是在電接觸表面涂一層隨溫度變化顏色的發(fā)光材�,通過(guò)觀察其顏色變化�(lái)大致確定溫度范圍,這種方法�(zhǔn)確度�、可靠性差,不能�(jìn)行定量測(cè)量;另外一種方法是利用光(紅外)輻射特性的紅外�(cè)溫儀,它能測(cè)�0℃~200℃之間溫�,基本誤差為±(百分之1×t十百分之0.5),�(zhǔn)確度較高,但由于需要光�(xué)器件,在高壓�(kāi)�(guān)柜等特定�(chǎng)合使用不太方�,而且成本也比較高,推廣應(yīng)用有一定困��
2、高壓母線溫度測(cè)量解決方�
根據(jù)高電壓作�(yè)�(huán)境下溫度�(cè)量的特點(diǎn),母線和電接觸溫度測(cè)量裝置采取溫度就地測(cè)�,數(shù)�(jù)遙送地�,由�(jì)算機(jī)�(jìn)行處理的方法。溫度傳感器由浮�(dòng)充電電池供電,減少高低壓之間的電氣聯(lián)�,采用全�(shù)字方式工�,抗干擾能力�(qiáng)、精度高、體積小。經(jīng)系統(tǒng)綜合�(cè)�,其工作�(wěn)定可�,能夠滿足高壓母線溫度測(cè)量的要求�
2.1�(shù)字溫度傳感器的研�
在本裝置�,采用熱敏電阻作為溫度傳感器:與金屬材料相比,熱敏電阻的電阻率溫度系�(shù)為金屬材料的10倍~100�,甚至更�,而且根據(jù)選擇的半�(dǎo)體材料不�,電阻率溫度系數(shù)可有-百分�6/℃~+百分�60/℃范圍的各種�(shù)值,而且由于半導(dǎo)體材料電阻率�(yuǎn)高于金屬,因此熱敏電阻的尺寸可以很小。例�,珠形熱敏電阻可小至直徑�0.2mm的珠形體,這樣微小的測(cè)溫元件不僅熱慣性小、響�(yīng)速度快、對(duì)待測(cè)的環(huán)境影響很�,而且可以用于�(cè)量非常狹窄空間的溫度,例如空�、高壓觸頭間隙等。由于熱敏電阻不存在�(lèi)似使用熱電偶�(shí)的冷端補(bǔ)償問(wèn)�,也�(wú)需考慮線路引線電阻和接線方式對(duì)�(cè)溫精度的影響,因此使用比較方�。由于NTC�(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻具有性能�(wěn)�、靈敏度�、動(dòng)�(tài)性能�、成本適中等�(yōu)�(diǎn),能夠滿足高電壓�(huán)境下母線溫度�(cè)量的要求,因此將NTC�(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻作為�(yōu)選傳感元��
為了使得�(shù)字化的溫度傳感信�(hào),便于邏輯處�,在本裝置中將熱敏電阻阻值的變化�(zhuǎn)換為脈沖周期變化,再�(duì)脈沖�(jì)�(shù)可以與溫度值有一定關(guān)系的�(shù)字信�(hào),經(jīng)微機(jī)處理后獲取待�(cè)物體的溫度值。由熱敏電阻、高精度�(biāo)�(zhǔn)電阻、電容等元件與定�(shí)觸發(fā)�555�(gòu)成的溫度傳感器電路如�1所�。觸�(fā)�555輸出為方波脈沖:高電平脈沖T1=RlCln2,低電平脈沖T2=RtCln2,為減少電容C�(duì)�(cè)量精度的影響,取Tl/T2的比值作為傳感信�(hào),Rt=R1T2/Tl,由�(cè)量信�(hào)�2�(gè)脈沖Tl,T2和阻值R1�(jì)算出�(duì)�(yīng)�(cè)量溫度下的熱敏電阻阻值R,從而由Rt-T�(guān)系曲線計(jì)算出被測(cè)溫度值。傳感器的熱敏電阻從電路板上引出敷貼于被�(cè)量的母線表面,傳感器安裝在鄰近測(cè)量點(diǎn)的適�(dāng)位置上�
2.2傳感信號(hào)邏輯處理
溫度傳感電路中獲取的信號(hào)是充放電脈沖T1,T2,為取得T1/T2的比�,用�(jì)�(shù)�(shí)鐘脈沖調(diào)制T1,T2,并�(duì)其�(jìn)行計(jì)�(shù),獲取T1,T2兩�(gè)�(jì)�(shù)�,再由單片機(jī)�(jìn)行處��
為滿足數(shù)�(jù)傳輸?shù)男枰捎孟噜徶芷诘�1,T2。由于一�(gè)充放電周期約為幾十毫�,在此區(qū)間內(nèi)由于熱慣�,待�(cè)母線溫度變化很小,可以不考慮由此造成的誤差�
在傳感信�(hào)邏輯處理�,主要考慮以下幾點(diǎn)�
a.為了減小功耗,在數(shù)字溫度傳感器中采用CMOS IC�
b.誤差:由于計(jì)�(shù)器工作時(shí)低位�(jì)�(shù)的隨�(jī)�,為了減小測(cè)量誤�,計(jì)�(shù)器采用“減�(jì)�(shù)”的方法,將初始值設(shè)置成11111111(FF)狀�(tài)。在高溫情況�,雖然相�(yīng)的T2脈沖寬度很小,但可以獲取較大的計(jì)�(shù)�,能及時(shí)地減小測(cè)量誤�。雖然在溫度較低�(shí)誤差�(huì)很大,但由于高壓母線溫度�(cè)量只在溫度較高的情況下才有意�,應(yīng)主要考慮在高溫時(shí)的測(cè)量誤�。因此采用“減�(jì)�(shù)”的方法是正確的�
c.注意�(shí)序配合和解除�(jìng)�(zhēng)冒險(xiǎn)�(xiàn)�,保持電路穩(wěn)��
2.3�(shù)�(jù)傳輸與控制系�(tǒng)的設(shè)�(jì)
在高壓母線溫度測(cè)量裝置中,溫度傳感部分與�(shù)�(jù)處理部分是分�(kāi)�。溫度數(shù)�(jù)可通過(guò)紅外光波或無(wú)線電波傳給處于低電位的測(cè)�?jī)x�。由于測(cè)量點(diǎn)可能有若干�(gè),為便于控制,測(cè)量的�(shù)�(jù)帶有地址�(shí)別碼。紅外線�(shù)�(jù)傳送的缺點(diǎn)是光波傳輸要求空間無(wú)障礙�,傳送距離較�,一般只�3m~5m;無(wú)線電傳送的缺點(diǎn)受其他空間電波的影響較大,傳送誤碼率較高,但可通過(guò)多次重復(fù)傳��
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