CN105333961A - 基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，该非接触测温系统的隔离开关触头一侧的辐射红外区域内依次设有镜头、滤光片、热电堆传感器，热电堆传感器的一路通过冷端补偿连接处理单元，另一路依次通过放大滤波电路、模数转换电路连接处理单元中；将镜头接收到的红外光通过滤光片进入热电堆传感器，经对数据进行处理后在机构显示中进行显示，或上传到终端储存中打印存储。有益效果是该系统增加了触头温度的非接触式检测、实时监测，能够在1～2秒内就能知道触头温度是否正常，可以及时作出判断及维修，采用实时监控触头温度的隔离开关寿命增长1.3～1.5倍。

Description

基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统

技术领域

本发明实现对高压隔离开关触头的温度检查监测，通过采用非接触式的热电堆测量温差，通过设计补偿电路，放大电路等将温度值转换为电压值，方便温度信号的测量与监测，保证隔离开关触头在正常情况下工作。

背景技术

高压隔离开关作为高压接触网中使用量最大的高压电器设备，最主要功能是隔离作用，而在高压隔离开关使用过程中，隔离开关的触头会因为分合闸不到位或者本身的机械磨损产生温度变化。

目前隔离开关大多没有直接对其触头进行温度检测的，唯一使用的方法可能是不定期的抽查，人工检测。对于运行中隔离开关触头因各种原因造成触头温度过热没有可以及时检测的器件与系统，长时间运行后，会严重造成触头的变色，软化，也会造成位移的偏离，这就不利于隔离开关的操作安全及设备维护。采用这种热电堆的非接触式温度传感器，来监测隔离开关触头温度，可以时刻读取到当前触头的温度，对于出现触头过热的现象及时进行处理，避免触头温度过高而影响开关操作安全，也节省了不定期去抽查隔离开关触头温度。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，以利于解决隔离开关因为分合不到位或者机械磨损而导致触头过热的问题，可以监控触头温度值，保证隔离开关的分合安全，方便设备的维护。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，其中：该非接触测温系统包括隔离开关、镜头、滤光片、热电堆传感器、冷端补偿、放大滤波电路、模数转换电路、处理单元、机构显示、终端储存，在所述隔离开关触头一侧的辐射红外区域内依次设有镜头、滤光片、热电堆传感器，所述热电堆传感器的一路通过冷端补偿连接处理单元，另一路依次通过放大滤波电路、模数转换电路连接处理单元中，而处理单元同时连接到机构显示和终端储存；将镜头接收到的红外光通过滤光片对不属于触头辐射出的红外线滤掉后进入热电堆传感器，再通过冷端补偿、放大滤波、模数转换电路将信号传入处理单元，经对数据进行处理后在机构显示中进行显示，或上传到终端储存中打印存储。

本发明的效果是增加了触头温度的非接触式检测，将原来定期人工检测触头温度的方式换成了在线实时监测。原有的机构没有在线触头温度测量，当触头出现温度过高情况，不能及时反馈，在有问题前提下不断进行分合，有时可能几周甚至1个月都发现不了问题，使得其寿命减短。而采用非接触式热电堆监测触头温度，则可以实时监测到触头温度的变化，一旦有了问题则可以在1～2秒内就能知道触头温度是否正常，这样就可以及时作出判断及维修，这样采用实时监控触头温度的隔离开关比原来没有坚持触头温度的隔离开关寿命增长1.3～1.5倍。

附图说明

图1为本发明的基本原理框图；

图2为本发明的热电堆测温原理图；

图3为本发明的电压信号处理电路。

图中：

1、隔离开关2、镜头3、滤光片4、热电堆传感器

5、冷端补偿6、放大滤波电路7、模数转换电路8、处理单元

9、机构显示10、终端储存11、热电偶12、T1测温接点

13、T2基准接点14、基准接点补偿电路15、烧毁检测电路

16、低通滤波电路17、非反转型放大电路

具体实施方式

结合附图对本发明的基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统结构加以说明。

本发明的基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统设计思想是基于：当隔离开关触头因为分合闸不到位或者机械磨损而温度产生变化，通过热电堆采集红外线来实现触头的测量。

本发明的基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，该非接触测温系统包括隔离开关1、镜头2、滤光片3、热电堆传感器4、冷端补偿5、放大滤波电路6、模数转换电路7、处理单元8、机构显示9、终端储存10，在所述隔离开关触头1一侧的辐射红外区域内依次设有镜头2、滤光片3、热电堆传感器4，所述热电堆传感器4的一路通过冷端补偿5连接处理单元8，另一路依次通过放大滤波电路6、模数转换电路7连接处理单元8中，而处理单元8同时连接到机构显示9和终端储存10；将镜头2接收到的红外光通过滤光片3对不属于触头辐射出的红外线滤掉后进入热电堆传感器4，再通过冷端补偿5、放大滤波6、模数转换电路7将信号传入处理单元8，经对数据进行处理后在机构显示9中进行显示，或上传到终端储存10中打印存储。

所述热电堆传感器4包括多个热电偶11，并通过串联连接。通过第一个热电偶11一端的材料A作为测温接点12和最后一个热电偶11另一端材料B作为基准接点13来产生热电动势E，将采集回的电压信号做一系列处理，最终读取成温度。热电堆传感器4信号首先通过基准接点补偿电路14，使其基准接点温度稳定在0℃,使得测温接点12与温差相同。接着将处理完信号通过低通滤波电路16进行滤波，同时在电路上端设计了烧毁检测电路15。滤波后信号进入非反转型放大电路17，将信号放大后，传入带有模数转换的STC单片机中进行处理分析。

图1中，隔离开关1触头温度不同辐射出不同的红外线，红外光通过镜头2，利用滤光片3对不属于触头辐射出的红外线滤掉，而触头辐射出的红外通过滤光片3，进入热电堆传感器4，由于产生温差而输出成比例的热电动势，再通过冷端补偿电路5、将采集回来的微弱红外光信号采用放大滤波电路6、模数转换电路7将信号做放大处理，将数据在处理单元8进行处理后可以在机构数显表9中进行显示，也可以上传到终端设备10，直观观测出温度测量的异常点，测量记录下异常点温度。

图2是由热电偶11通过串联的方式组合成热电堆传感器4，热电偶中的A,B是两种不同的材料，在第一个热电偶11中将材料A端作为测温接点12，通过多个热电偶11串联到一起，再将最后一个热电偶11中材料B端作基准接点13，这样有不同的温度值T1和T2，这样就会组成热电堆传感器4，产生电压E(热电动势)，当隔离开关自身温度发生变化，其辐射的红外线能量大小与自身的绝对温度的4次方成正比，按照比例以热电动势的形式输出出去。

图3是为整个发明设计的电路，由多个热电偶11组成热电堆传感器4，热电堆传感器4由于温差产生的热电动势信号通过基准接点补偿电路14，进行冷端补偿，将基准接点设置的的离热电堆越近，其补偿回路越稳定，通过芯片LM35进行基准接点的冷端补偿，使得温度与电压值成正比；补偿回路14处理后的信号通过烧毁检测电路15，这个电路的设计可以检测传感器是否烧毁，如果热电堆烧毁断线，放大器输出就会超出测量的范围，而R6的阻值的大小，取决于热电堆串联的电阻值。同时补偿电路14输出信号后通过低通滤波电路16，由R3和C1的组合，将不属于我们检测的噪声信号过滤掉。通过滤波电路16后信号非常微弱，接入非反型放大电路17，这样就可以不受到热电堆的阻值影响，其中VR2适用于进行零点调整的，VR3适用于满刻度调整。下面表1给出一组电阻电容的取值，可以将0-300℃温度转化为0-7.5V电压的电路。

表1

	电阻值	可变电阻值	电容
				R1	1.5KΩ
R2	348KΩ
				R3	15KΩ
R4	36.5KΩ
				R5	136.5Ω
R6	150MΩ
				VR1		30Ω
VR2		15KΩ
				VR3		30KΩ
C1			10uF

Claims (2)

1.一种基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，其特征是：该非接触测温系统包括隔离开关(1)、镜头(2)、滤光片(3)、热电堆传感器(4)、冷端补偿(5)、放大滤波电路(6)、模数转换电路(7)、处理单元(8)、机构显示(9)、终端储存(10)，在所述隔离开关触头(1)一侧的辐射红外区域内依次设有镜头(2)、滤光片(3)、热电堆传感器(4)，所述热电堆传感器(4)的一路通过冷端补偿(5)连接处理单元(8)，另一路依次通过放大滤波电路(6)、模数转换电路(7)连接处理单元(8)中，而处理单元(8)同时连接到机构显示(9)和终端储存(10)；将镜头(2)接收到的红外光通过滤光片(3)对不属于触头辐射出的红外线滤掉后进入热电堆传感器(4)，再通过冷端补偿(5)、放大滤波(6)、模数转换电路(7)将信号传入处理单元(8)，经对数据进行处理后在机构显示(9)中进行显示，或上传到终端储存(10)中打印存储。

2.根据权利要求1所述的基于热电堆原理对高压隔离开关非接触测温系统，其特征是：所述热电堆传感器(4)包括多个热电偶(11)，并通过串联连接。