高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭溫度在線(xiàn)監測的研究
1　引言 
　　現代社會(huì )對電能的依賴(lài)性極高，用電密度越大的地區對電的依賴(lài)性越高，因而對供電設備的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。做為目前普遍使用的小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜由于斷路器與開(kāi)關(guān)柜之間采用插頭聯(lián)接，當小車(chē)與開(kāi)關(guān)柜因制造、運輸及安裝不良等都將引起觸頭接觸不良，接觸電阻增大，出現觸頭溫升過(guò)高，甚至燒毀，造成停電，這些現象在大電流開(kāi)關(guān)柜如進(jìn)線(xiàn)柜上尤為突出，且影響極大。為避免此類(lèi)事故的發(fā)生，開(kāi)發(fā)一種能即時(shí)監測觸頭溫升的裝置顯得非常迫切(國外已有個(gè)別公司開(kāi)發(fā)了這類(lèi)產(chǎn)品)。 亮度計| 溫度記錄儀| 溫濕度記錄儀| 光功率計| 粒子計數器| 粉塵計
　　由于高壓開(kāi)關(guān)觸頭處于高電壓、高溫度、強磁場(chǎng)以及極強的電磁干擾環(huán)境中，要實(shí)現對觸頭的測溫，必須解決電子測量裝置在上述惡劣環(huán)境條件下的適應性。目前測溫工作方式基本上采用被動(dòng)式測溫或主動(dòng)式測溫兩種形式。
　　被動(dòng)式測溫采用接收被測量點(diǎn)幅射出的遠紅外波，通過(guò)判斷遠紅外波長(cháng)來(lái)確定測量點(diǎn)溫度；而主動(dòng)式測溫則是通過(guò)埋設在測量點(diǎn)的溫度傳感器直接測量溫度。
　　被動(dòng)式測量的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)凸透鏡直接接收測量點(diǎn)發(fā)出的遠紅外波，接收器(傳感器)可遠離測量點(diǎn)，解決了高壓隔離以及傳感器環(huán)境溫度高的問(wèn)題，測量系統結構簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)是只可測量在傳感器直視范圍內的測量點(diǎn)溫度，這往往成為致命的弱點(diǎn)。
　　主動(dòng)式測量的優(yōu)點(diǎn)在于測量點(diǎn)位置不受限制，傳感器安裝布置靈活；其缺點(diǎn)是必需解決傳感器在高溫、強電場(chǎng)、強磁場(chǎng)環(huán)境條件下的工作可靠性、傳感器與主機之間的高電壓隔離以及傳感器自身的工作電源問(wèn)題。
　　作為開(kāi)關(guān)柜的附加功能系統，測溫裝置的造價(jià)成本是其能否推廣的重要問(wèn)題。針對上述問(wèn)題，經(jīng)近兩年的反復試驗，所研究開(kāi)發(fā)的高壓開(kāi)關(guān)柜觸頭溫度在線(xiàn)監測系統，已在國內幾個(gè)變電站投入運行。
　　本文介紹溫度監測儀的結構、主要工作原理、技術(shù)性能及其主要技術(shù)特點(diǎn)。
　　2　結構及工作原理
　　溫度監測儀采用主動(dòng)式工作方式，由主機、檢測器、光電轉換器及感應電源四部分構成。檢測器與感應電源同處在高壓區，光電轉換器與主機裝在開(kāi)關(guān)柜上，處于地電位。檢測器與光電轉換器之間采用紅外線(xiàn)通過(guò)空氣傳送數據。
　　3　　技術(shù)特點(diǎn)分析
　　3.1高壓隔離
　　實(shí)現高壓設備在線(xiàn)監測，首先要解決高壓隔離問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，解決這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)途徑：一是通過(guò)空間隔離，另一是通過(guò)光纖隔離�？臻g隔離，信號可由光傳送或無(wú)線(xiàn)電傳送，本文采用紅外光線(xiàn)進(jìn)行信號傳送，它具有隔離徹底、結構簡(jiǎn)單、抗干擾能力強、工作可靠等特點(diǎn)。而通過(guò)光纖隔離存在著(zhù)沿面放電問(wèn)題，需要有較長(cháng)的沿面爬電距離。
　　3.2抗干擾措施
　　高壓開(kāi)關(guān)柜運行在高電壓、大電流的狀態(tài)，系統事故瞬間還出現強烈的電磁暫態(tài)過(guò)程，這些都產(chǎn)生強電場(chǎng)、磁場(chǎng)及強電磁干擾，這對于微電子系統及微弱信號處理非常不利。
　　為消除這些干擾，同時(shí)采用軟、硬件抗干擾措施，在軟件設計上應用數字編碼、解碼技術(shù)，剔除干擾信號，并使用了軟件濾波技術(shù)；在硬件上采用金屬屏蔽，加強各級濾波消除高頻干擾。檢測器與測溫點(diǎn)處于同一電位，減少電場(chǎng)的影響。另外為消除隨機干擾，利用觸頭溫度變化相對緩慢的特點(diǎn)，對檢測點(diǎn)信號反復接收，多次采集，排除異常數據以保證數據可靠，通過(guò)以上綜合措施，整機有了較好的抗干擾能力，測量數據穩定可靠。
　　3.3供電方式
　　為消除強電場(chǎng)的影響，溫度檢測器與測溫點(diǎn)處同一高電位，檢測器工作電源不能從外部供給，只能由內部產(chǎn)生，為此，在主導電回路上安裝一感應線(xiàn)圈作為電源。但由于開(kāi)關(guān)柜工作電流變化很大，一般可達十幾倍，為保證感應線(xiàn)圈能提供較為穩定的電源，利用鐵芯磁飽和原理，適當選擇鐵芯截面，小電流時(shí)鐵芯正常勵磁，大電流時(shí)鐵芯飽和，從而提供了變化幅度較小的電源，再通過(guò)電子穩壓裝置，向檢測器提供穩定可靠的電源。
　　3.4熱穩定性問(wèn)題
　　溫度檢測器安裝在主導電回路上，測量點(diǎn)溫度可達120℃　以上，這就要求檢測器有良好的熱穩定性，由于測溫探頭與檢測器之間用導線(xiàn)聯(lián)接，檢測器可遠離高溫區，安裝在導電回路溫度較低處(一般可在80℃以下)，從而降低了檢測器耐高溫的要求。與此同時(shí)選用熱穩定性較好的元器件，并在模擬信號通道上合理設置溫度補償，使系統達到較高的熱穩定性。本監測儀在測量點(diǎn)溫度為30～120℃，環(huán)境溫度為80℃　以下，穩定性可控制在±2℃　以?xún)?與熱電偶測量值相比)。
　　4　實(shí)用性
　　實(shí)際應用必須做到工作可靠、結構簡(jiǎn)單、體積小巧、便于安裝又不影響開(kāi)關(guān)柜的結構性能，而且產(chǎn)品的價(jià)格易被用戶(hù)接受。為實(shí)現上述目標，選用通用、標準、可靠的元器件，在保證實(shí)際需要的前提下，既降低成本，又保證足夠的實(shí)用精度；在結構設計上力求緊湊小巧，與開(kāi)關(guān)柜配套時(shí)，原柜結構無(wú)需變動(dòng)，只需在相應處打上安裝孔即可，不影響原柜各種性能，特別是開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能幾乎不被影響。
　　5　結語(yǔ)
　　采用紅外光電隔離及高壓供電方式能很好地解決高電壓下觸頭溫度測量困難的問(wèn)題，而選擇適當的抗干擾措施及元器件能使監測儀既有較好的技術(shù)性能，成本又能保持在較低的水平上。該系統已成功地在國內幾個(gè)變電站正常運行(如杭州的武林變、廣州市的變電站等)。