CN105890765A - 一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法。利用红外传感器隔离开关触头温度升高处的红外线，并将红外线能量转变为电信号，经过放大器、信号处理电路和AD转换器，转变为隔离开关触头的辐射功率，再通过Stefan‑BoLtzman定律，计算出隔离开关触头的绝对温度，最后对绝对温度再进行修正，得到准确的隔离开关触头绝对温度。本发明可用于在带电运行情况下，实时监测高压隔离开关触头温度，避免事故的发生。

Description

一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法

技术领域

本发明涉及一种监测方法，具体讲涉及一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法。

背景技术

隔离开关是变电站中非常重要的一次设备，由于设备制造、环境污染、地基变形、长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因，隔离开关在闭合时存在闭合不到位、过位以及触点松动等问题，运行时亦存在发热，温度不断上升等安全隐患。如果不及时发现，容易导致起火或爆炸，造成大量的财产损失，这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。

同时，随着电网电压等级不断提高，用电设备对供电可靠性的要求也越来越高。高压隔离开关在高电压、大电流状态下运行，其工作可靠性与触头温度升高有着密切的关系。在电网运行过程中，机械振动、触头烧蚀等原因都有可能使解除条件恶化，接触电阻增加，引起接触点温度升高，加剧接触表面氧化，导致局部熔焊或接触松动处产生电弧放电，最终造成电器设备的损坏甚至停电等重大事故。

传统的测温方式为接触式测量，不适应于高电压、大电流环境下工作的部件。近几年应用较为广泛的是红外热成像仪法，由于其价格昂贵且需要人工操作，不适宜在线监测和自动化控制。而其他测量方法或因结构复杂成本较高，或因工作可靠性较低，没能在生产现场大面积推广。

本发明内容采用红外传感器对高压隔离开关触头温度进行非接触式在线监测，其硬件结构简单、成本较低、工作运行稳定，对提高高压开关柜乃至电力系统的运行可靠性都有很大的使用价值。

发明内容

本发明为了克服已有技术的不足，提出一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法。利用红外传感器隔离开关触头温度升高处的红外线，并将红外线能量转变为电信号，经过放大器、信号处理电路和AD转换器，转变为隔离开关触头的辐射功率，再通过Stefan-BoLtzman定律，计算出隔离开关触头的绝对温度，最后对绝对温度再进行修正，得到准确的隔离开关触头绝对温度。本发明可用于在带电运行情况下，实时监测高压隔离开关触头温度，避免事故的发生。

该方法采用的技术关键：

1)步骤1：确定隔离开关触头的发射率；

2)步骤2：监测所述隔离开关触头的辐射功率，并计算隔离开关触头的绝对温度；

3)步骤3：修正隔离开关触头的绝对温度；

4)所述步骤1包括以下步骤：

5)所骤1-1：将接触式感温传感器的发射率调整为1；

6)所骤1-2：将所述隔离开关触头保持为恒温状态，并将所述接触式感温传感器贴在所述隔离开关触头上；

7)所骤1-3：采用所述接触式感温传感器测出隔离开关触头的温度标准值T_{温度标准值}；

8)所骤1-4：采用红外测温仪测出隔离开关触头当前的温度实测值T_{温度测试值}；

9)所骤1-5：计算所述隔离开关触头的发射率，发射率为ε表示，有：

10)所述步骤2中，采样红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率，具体包括以下步骤：

11)步骤2-1：给隔离开关安装红外玻璃；

12)步骤2-2：所述隔离开关触头发射的红外线穿过所述红外玻璃进入所述红外传感器；

13)步骤2-3：所述红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率；

14)步骤2-4：计算隔离开关触头的绝对温度。

15)所述红外玻璃采用硫系红外玻璃。

16)所述步骤2-3中，所述红外传感器将红外线转换为电信号，所述电信号经过放大器和信号处理电路，并经过AD转换为所述隔离开关触头的辐射功率。

17)所述红外传感器距离隔离开关触头的距离大于隔离开关壁距离隔离开关触头的距离。

18)所述步骤2-4中，所述红外传感器中的微处理芯片依据Stefan-BoLtzman定律计算隔离开关出头的绝对温度，有：

19)E＝εσT⁴

20)其中，T为隔离开关触头的绝对温度，E为隔离开关触头的辐射功率，σ为Stefan-BoLtzman的常数。

21)所述步骤3中，通过参数拟合的方法对计算出隔离开关触头的绝对温度T进行修正，以得出最终的隔离开关触头温度监测值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)利用此方法可不对隔离开关进行任何改造，检测方法安全可靠；

(2)可通过调整红外传感器距离被测温部位的距离、角度以及后台软件的拟合算法提高测量精度，且适应于不同结构的隔离开关设备；

(3)利用此方法可实现在线监测隔离开关触头部位的发热问题；

(4)用于在带电运行情况下，实时监测隔离开关触头温度，避免事故的 发生。

附图说明

图1是用于在线监测隔离开关触头温度的方法流程图；

图2是通过红外传感器监测隔离开关触头的辐射功率示意图；

图3是红外传感器与隔离开关安装结构示意图。

具体实施方式

下面结构附图对本发明作进一步的说明。

如图1，本发明提供一种用于隔离开关触头温度在线监测方法，包括以下步骤：

1)步骤1：确定隔离开关触头的发射率；

2)步骤2：监测所述隔离开关触头的辐射功率，并计算隔离开关触头的绝对温度；

3)步骤3：修正隔离开关触头的绝对温度；

隔离开关出头的发射率是隔离开关触头相对于黑体辐射能力大小的物理量，它除了与物体的材料形状、表面粗糙度、凹凸度等有关外，还与测试的方向有关。若隔离开关触头为光洁表面时，其方向性更为敏感。

4)所述步骤1包括以下步骤：

5)所骤1-1：将接触式感温传感器的发射率调整为1；

6)所骤1-2：将所述隔离开关触头保持为恒温状态，并将所述接触式感温传感器贴在所述隔离开关触头上；

7)所骤1-3：采用所述接触式感温传感器测出隔离开关触头的温度标准值T_{温度标准值}；

8)所骤1-4：采用红外测温仪测出隔离开关触头当前的温度实测值T_{温度测试值}；

9)所骤1-5：计算所述隔离开关触头的发射率，发射率为ε表示，有：

10)所述步骤2中，采样红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率，具体包括以下步骤：

11)步骤2-1：给隔离开关安装红外玻璃；

所述红外玻璃采用硫系红外玻璃，其对1-17um的红外波段具有良好的透过性能，完全满足隔离开关红外测温要求。

12)步骤2-2：所述隔离开关触头发射的红外线穿过所述红外玻璃进入所述红外传感器；

13)步骤2-3：所述红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率；

14)步骤2-4：计算隔离开关触头的绝对温度。

15)所述红外玻璃采用硫系红外玻璃。

16)所述步骤2-3中，所述红外传感器将红外线转换为电信号，所述电信号经过放大器和信号处理电路，并经过AD转换为所述隔离开关触头的辐射功率。

17)所述红外传感器距离隔离开关触头的距离大于隔离开关壁距离隔离开关触头的距离。

18)所述步骤2-4中，所述红外传感器中的微处理芯片依据Stefan-BoLtzman定律计算隔离开关出头的绝对温度，有：

19)E＝εσT⁴

20)其中，T为隔离开关触头的绝对温度，E为隔离开关触头的辐射功率，σ为Stefan-BoLtzman的常数，取为5.67*10^-8w/(m²*K⁴)

21)所述步骤3中，通过参数拟合的方法对计算出隔离开关触头的绝对温度T进行修正，以得出最终的隔离开关触头温度监测值。

Claims (4)

1.一种用于隔离开关触头温度在线监测的方法，其特征在于：所述方法保包括以下几点：

步骤1：确定隔离开关触头的发射率；

步骤2：监测所述隔离开关触头的辐射功率，并计算隔离开关触头的绝对温度；

步骤3：修正隔离开关触头的绝对温度；

2.根据权利要求1所述的用于隔离开关温度在线监测的方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

所骤1-1：将接触式感温传感器的发射率调整为1；

所骤1-2：将所述隔离开关触头保持为恒温状态，并将所述接触式感温传感器贴在所述隔离开关触头上；

所骤1-3：采用所述接触式感温传感器测出隔离开关触头的温度标准值T_{温度标准值}；

所骤1-4：采用红外测温仪测出隔离开关触头当前的温度实测值T_{温度测试值}；

所骤1-5：计算所述隔离开关触头的发射率，发射率为ε表示，有：

3.根据权利要求2所述的用于隔离开关触头温度在线监测的方法，其特征在于：

所述步骤2中，采样红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率，具体包括以下步骤：

步骤2-1：给隔离开关安装红外玻璃；

步骤2-2：所述隔离开关触头发射的红外线穿过所述红外玻璃进入所述红外传感器；

步骤2-3：所述红外传感器监测所述隔离开关触头的辐射功率；

步骤2-4：计算隔离开关触头的绝对温度。

4.根据权利要求3中所述修正隔离开关触头的绝对温度，具体步骤包括：通过参数拟合的方法对计算出隔离开关触头的绝对温度T进行修正，以得出最终的隔离开关触头温度监测值。