CN104007747A - 一种远程监控电气开关柜温升的在线监测系统 - Google Patents

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熊国权
李祥来
胡俊达
叶义红
覃事刚
徐谦
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Abstract

一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，属于智能监测系统，包括信号采集单元和信号处理单元；信号采集单元由传感器组件组成，该组件带信号发射功能；信号处理单元由发射模块、接收模块、信号处理模块、远程监控数据查询模块组成。本发明实现了对开关的定量测量，且温升值精确，可读性强。通过数据处理单元，实现温升信息的远程观测与控制，可实现多个温升点的监测与控制，节约了大量的人工成本，提高了监测精度，该系统的各项指标均达到了高中压开关柜温升点的在线监测的要求，适用于各种容量、各种场所的开关柜温升监测。

Description

一种远程监控电气开关柜温升的在线监测系统
技术领域
本发明属于智能监测系统，具体涉及一种远程监控电气开关柜温升的在线监测系统。
背景技术
对电气开关柜温升进行在线监测作为一种工业监测手段，在电力系统中，尤其是在高中压开关柜的安全保障中，有着显著的作用。电力设备在负载电流过大时会出现温升过高，最后温度有可能使相邻部件间的绝缘部件性能劣化，甚至击穿。据统计，电力系统发生事故原因中有相当部分与过热问题有关。所以实时的监测这些温升点是非常必要的。
由于开关柜温升点处于高电位，大电流，强磁场、强电场中，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，特别是用之于开关（断路器）触头温度测量的方法更是少见。通常的方法之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，红外测量仪由于需要光学器件，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。
发明内容
为解决采用随温度变化而改变颜色的发光材料导致的电气元件的温升不能定量进行温度监控的技术问题，同时为克服红外测量仪必须常年定时操作仪器才能测量开关本发明提供一种测量准确、可远程控制、成本低的在线监测系统。
一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：包括信号采集单元和信号处理单元；信号采集单元由传感器组件组成，该组件带信号发射功能；信号处理单元由发射模块、接收模块、信号处理模块、远程监控数据查询模块组成；信号采集单元将传感器采集到的数字化温升信息通过无线发射方式发出，信号处理单元的接收模块接收温升信息并输入到信号处理模块，经信号处理模块中的中央处理器对信号进行处理，信号处理模块处理后的数据通过总线接口满足远程监控数据查询模块；信号处理单元和远程监控可以根据温升信息对电气开关柜内的开关发送操纵指令，信号处理模块将操纵指令发送给发射模块，发射模块通过无线信号是控制电气开关柜内的开关，以保障开关的安全运行。
作为本发明的重要改进，所述的总线接口采用RS485，远程监控信号和数据查询满足IEC61850规约。IEC61850规约是指国际标准《变电站网络与通信协议》。
本发明采用信号采集单元的传感器测量温升，实现了对开关的定量测量，且温升值精确，可读性强。通过数据处理单元，实现温升信息的远程观测与控制，可实现多个温升点的监测与控制，节约了大量的人工成本，提高了监测精度，该系统的各项指标均达到了高中压开关柜温升点的在线监测的要求，适用于各种容量、各种场所的开关柜温升监测。
附图说明：
本发明的附图说明如下：
图1  一种远程监控电气开关柜温升的在线监测系统结构框图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明的具体结构说明如下：
一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：包括信号采集单元和信号处理单元；信号采集单元由传感器组件组成，该组件带信号发射功能；信号处理单元由发射模块、接收模块、信号处理模块、远程监控数据查询模块组成；信号采集单元将传感器采集到的数字化温升信息通过无线发射方式发出，信号处理单元的接收模块接收温升信息并输入到信号处理模块，经信号处理模块中的中央处理器对信号进行处理，信号处理模块处理后的数据通过总线接口满足远程监控数据查询模块；信号处理单元和远程监控可以根据温升信息对电气开关柜内的开关发送操纵指令，信号处理模块将操纵指令发送给发射模块，发射模块通过无线信号是控制电气开关柜内的开关，以保障开关的安全运行。
作为本发明的重要改进，所述的总线接口采用RS485，远程监控信号和数据查询满足IEC61850规约。IEC61850规约是指国际标准《变电站网络与通信协议》。符合该规约可以使本发明的产品更具有通用性。应用范围更广泛。
为保证测量精度，所述信号采集单元由高精度温敏电阻采集温度信号的触头传感器组件组成，此组件包括三大功能：高精度温敏电阻采集温升信号，温升信号处理并数字化，信号无线发射该组件带信号发射功能。
触头传感器工作需要工作电源，可以是外接电源。本设计采用在电气开关柜的开关触臂触头上安装小型电流互感器取电供给触头传感器组件电源，
为提高远程开关柜的温升警示的效果，本发明还包括比较器及报警输出，在信号处理模块中处理后的温升信息传输给比较器，与比较器中的预定值进行比较，当超过预定值时，传输信号给报警输出，报警输出启动。
上述技术方案实现了对温升问题的自动检测与控制，为使显示更直观，本发明还包括数码显示，所述的数码显示与信号处理模块连接，信号处理模块将处理后的温度信息通过数码显示出来，直观分析。
本设计信号处理模块可以采用STC89C52RC型单片机为处理与控制核心，把接收到的数据进行分析处理。
在电气开关柜中的一台开关（或称为断路器）共有三组A、B、C相主触头，每相组主触头又分为上下触头，对应的，本发明的信号采集单元设有6组带数字信号发射功能的触头传感器组件。
电气开关柜温升点的温度比较器的预定值及柜内湿度开启加热装置的预定值可通过整定键盘输入设定。
实施例1
电气开关柜温升点的温度通过高精度热敏电阻采集，再经无线方式把数据传输到信号处理单元上。数据经主机处理，主机单片机的I/O输出口与报警单元、显示单元相连接，主机单片机的输出口与装有数据通讯管理软件的远端计算机连接。当温升点温升超过报警值时，报警指示灯亮，报警输出继电器闭合，当温升比报警值低5℃时，报警指示灯熄灭，恢复正常显示，报警继电器输出断开。
实施例2
本发明的系统不仅仅用于温升的远程监测与控制，为保证开关柜的正常工作，开关柜内设有排风装置和加热装置，当采集并经数据处理模块得出的柜内环境温度大于高温排风设定值时，排风指示灯亮，数据处理模块发出排风电路启动信号，经发射模块发送给电气开关柜的排风电路，排风输出驱动风扇，当温度比设定值低5℃时，排风指示灯熄灭，排风继电器断开。电气开关柜的湿度由柜内温湿度传感器采集，当柜内湿度大于设定值的10%时，柜内加热装置启动加热，排除湿气，当柜内湿度小于或等于设定值时，柜内加热装置停止加热。这样保证电气开关柜的正常运行，且通过通信接口满足IEC61850规约的实时远程监控与数据查询的要求。

Claims (9)

1.一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：包括信号采集单元和信号处理单元；信号采集单元由传感器组件组成，该组件带信号发射功能；信号处理单元由发射模块、接收模块、信号处理模块、远程监控数据查询模块组成；信号采集单元将传感器采集到的数字化温升信息通过无线发射方式发出，信号处理单元的接收模块接收温升信息并输入到信号处理模块，经信号处理模块中的中央处理器对信号进行处理，信号处理模块处理后的数据通过总线接口满足远程监控数据查询模块；信号处理单元和远程监控可以根据温升信息对电气开关柜内的开关发送操纵指令，信号处理模块将操纵指令发送给发射模块，发射模块通过无线信号是控制电气开关柜内的开关，以保障开关的安全运行。
2.根据权利要求1所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：总线接口采用RS485，远程监控信号和数据查询满足IEC61850规约。
3.根据权利要求1或2所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：所述信号采集单元由高精度温敏电阻采集温度信号的触头传感器组件组成，此组件包括三大功能：高精度温敏电阻采集温升信号，温升信号处理并数字化，信号无线发射该组件带信号发射功能。
4.根据权利要求3所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：在电气开关柜的开关触臂触头上安装小型电流互感器取电，以供给触头传感器组件电源。
5.根据权利要求1、2、3任一权利要求所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：还包括比较器及报警输出，在信号处理模块中处理后的温升信息传输给比较器，与比较器中的预定值进行比较，当超过预定值时，传输信号给报警输出，报警输出启动，通过连接在信号处理模块上的按键输入完成赋予比较器预定值。
6.根据权利要求1、2、3任一权利要求所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：还包括数码显示，所述的数码显示与信号处理模块连接，信号处理模块将处理后的温度信息通过数码显示出来。
7.根据权利要求1、2、3任一权利要求所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：信号处理模块可以采用STC89C52RC型单片机为处理与控制核心。
8.根据权利要求3所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：在电气开关柜中的一台开关共有三组A、B、C相主触头，每相组主触头又分为上下触头时，对应的，信号采集单元设有6组带数字信号发射功能的触头传感器组件。
9.根据权利要求3所述的一种远程监控电气元件温升的在线监测系统，其特征在于：开关柜内设有排风装置和加热装置，当采集并经数据处理模块得出的柜内环境温度大于高温排风设定值时，排风指示灯亮，数据处理模块发出排风电路启动信号，经发射模块发送给电气开关柜的排风电路，排风输出驱动风扇，当温度比设定值低5℃时，排风指示灯熄灭，排风继电器断开；电气开关柜的湿度由柜内温湿度传感器采集，当柜内湿度大于设定值的10%时，柜内加热装置启动加热，排除湿气，当柜内湿度小于或等于设定值时，柜内加热装置停止加热；这样保证电气开关柜的正常运行，且通过通信接口满足IEC61850规约的实时远程监控与数据查询的要求。
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