CN1124475C - 高压及超高压开关触头温度检测报警系统 - Google Patents

Abstract

一种高压及超高压开关触头温度检测报警系统，它是由自供电装置、数字测温和红外通讯单元组成测温单元；由微处理器、RS485通讯口、红外通讯单元组成上位机。自供电装置是从汇流条耦合出极小的能量供给测量端。测温单元与上位机之间为双向红外通讯，并采用特定的通讯协议。本发明具有自供电功能，采用数字测温，解决了高压隔离难题，可靠的检测高压开关三相触头的实时温度，及时、准确发出报警信号，保证电网供电安全。

Description

高压及超高压开关触头温度检测报警系统

技术领域

本发明涉及一种供电、配电系统温度自动检测报警装置。

背景技术

在供电、配电系统中，由于缺少行之有效的测温装置，而使高压开关触头在大电流流过时发热，造成系统故障的情况经常出现。传统的检测方法是用涂蜡的色纸贴在开关上，当温度升高时，蜡熔化而显出颜色，但往往是值班人员不易及时观测到，无法避免故障的出现。另一种传统的方法是采用不接触测温，常见的是红外测量，此种方法存在着如下缺点：首先，由于要安装在高压开关框内，需三路或一路带有机械转动机构，体积大不易安装；其次，红外接收信号强度 $\mathrm{\μ}=K\frac{S_1{S}_2}{r^2},S1$ 是发光面积，S2是接收红外光的面积，r是距离，K是被测物体光亮系数，故其测量精度受影响的因素太多，而调试核准困难，难以大批量生产；再次是价格过于昂贵。总之，目前传统测温装置均不理想，有以下几个关键问题没能得到解决：问题之一，测温装置的供电，由于在高压柜内，无法用光电池，而普通电池的寿命短；问题之二，当电压高于11千伏就必须对温度信号传输光缆进行特别处理，因此费用过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自供电、且测量精度高的高压及超高压开关触头温度检测报警系统。

本发明的目的实现关键在于：该系统由若干个测温单元和对应的上位机组成；所述每相的测温单元包括自供电装置、数字测温和红外通讯单元；所述自供电装置包括一个可使开关端子处汇流条穿过，并置于其中的环型铁心T1、铁心外的线圈，与线圈两端连接的桥式全波整流器B1、桥式全波整流输出端之间连接的齐纳二极稳压管Z1；该汇流条相当一个原边一圈，次级为N圈；所述数字测温和红外通讯单元由自供电装置供电，包括数字测温元件J1、第一红外发射管TR1、第一红外接收头HEAT₁、第一微处理器U1和完成第一复位、电源监测及看门狗作用的芯片U2；所述数字测温元件J1为三个，将三相信号输入第一微处理器U1中，第一微处理器U1产生载波及温度值的调制波，通过第一红外发射管TR1发射，第一红外接收头HEAT₁接收来自上位机的同步脉冲及指令，指令包括4位地址域和4位命令域；所述上位机由第二微处理器U3、第二电源监视及看门狗芯片U4、RS485通讯口U5、第二红外发射管TR2、第二红外接收头HEAT₂、报警蜂鸣器SP、报警指示灯LED、8个段驱动三极管Q1-Q8和4个共阴极8段数码管DG1-DG4组成；所述第二微处理器U3产生载波及指令的调制波，通过第二红外发射管TR₂发射同步脉冲和指令，第二红外接收头HEAT₂接收来自测温单元的温度及报警信息，通过微处理器U3在数码管上显示，所述RS485通讯口U5可以与主控机连接，实现系统自动检测。

本发明与传统的供电、配电系统温度检测装置相比，具有如下优点：

1.利用汇流条、环型铁芯和线圈，构成一个原边一匝的变压器，它只需取出很小的能量，约0.15W，即可让测温装置得电工作，制造安装都很方便；

2.采用集成化数字测温元件，具有较高的测量精度，解决了高压隔离难题，可靠的检测高压开关三相触头的实时温度，及时、准确的发出声、光报警信号，保证电网系统供电安全。

附图说明

图1是本发明所述测温单元的自供电装置电路图。

图2是本发明所述测温单元的数字测温和红外通讯单元电路图。

图3是本发明所述上位机的电路图。

图4是本发明所述测温单元软件流程图。

图5是本发明所述上位机软件流程图。

具体实施方式

本发明的结构和具体工作原理如下：自供电装置采用小型感应线圈，从汇流条耦合出极小的能量供给测量端，小线圈的设计原理类似一般的电流互感器的设计，例如：本装置一相的测量端电源为5V、15mA(在测试线路的设计上，应尽量地减少耗电，具体见数字测温部分)，稳压齐纳管起始电流10mA，要求从50A-630A电源能正常工作；线圈圈数应为50/(0.015+0.01)＝2000圈，在额定电流(630A)下供电电流为630/2000＝0.315A，在瞬间短路的情况下，铁心饱和电流不会无限增大，选用4A的稳压齐纳管，也能吸收掉瞬间大电流，因为耦合的功率极小，适当的选择小线圈的线径与铁心可以使电源的尺寸很小。供、配电系统中高压开关为了灭弧把三相触点密封在一个整体中，测量触点的温度实际是测量开关端子和汇流条连接处的温度。

数字测温及红外通讯单元中数字测温选用国际上先进的DALLAS公司数字化集成测温元件，如DS1820、DS1822等，体积小，耗电仅1mA。用ATM89C2051作为测温和通讯的CPU。每相测试装置有红外接收头和红外发射头，用以接受上位机命令和向上位机发送测试结果，经过高增益前置放大、选频、峰值检波和整形得到数字信号，这部分功能可以采用适当的集成电路，由测试单元的CPU进行处理，这样上位机和测试单元无任何电气联系，理论上可以测试任何高压装置的温度。上位机指令包括4位地址域和4位命令域，上位机可以和多达16个测温单元通讯，执行16种不同的命令。

本发明采用特定的通讯协议，以某一频率如38KHZ为载波的数字调制信号传输数字信号，上位机以设定的命令格式，向各相测温单元发送指令，只有地址相对的测温单元执行相应的命令，其他单元均不响应，命令串和温度数据段均由起始位保证同步，整个监测过程均由上位机统一协调，报警温度阀值可预先设置。第一红外发射管发出上述频率信号为0，不发为正，第二红外接收端将接收到的上述频率信号经前放、选频、整流变为0电位，没有信号发射为高电位，供上位机输入。上位机的命令段现定为8位二进制码，7、6、5、4为地址域，3、2、1、0为命令域，这样上位可以使16个下位测温端做16种不同的动作，仅有三相规定地址为01为A相、10为B相、11为C相。命令有三种：01为温度转化、10为读温度高位字节及报警、11为读温度的低位端。整个系统由上位机指挥下位机发出命令，叫谁，谁作相应的工作，因此下位机即使有一路不工作，其它路照样工作。

上位机是由ATM89C51型第二微处理器、第二电源监视及看门狗X25045芯片、RS485通讯口、第二红外发射管TR2、第二红外接收头HEAT₂、报警蜂鸣器SP、报警指示灯LED、8个段显示驱动三极管(NPN9013)和4个共阴极8段数码管(361AE)组成。

Claims (1)

1.一种高压及超高压开关触头温度检测报警系统，其特征在于：该系统由若干个测温单元和对应的上位机组成；所述每相的测温单元包括自供电装置、数字测温和红外通讯单元；所述自供电装置包括一个可使开关端子处汇流条穿过，并置于其中的环型铁心(T1)、铁心外的线圈，与线圈两端连接的桥式全波整流器(B1)、桥式全波整流输出端之间连接的齐纳二极稳压管(Z1)；该汇流条相当一个原边一圈，次级为N圈；所述数字测温和红外通讯单元由自供电装置供电，包括数字测温元件(J1)、第一红外发射管(TR1)、第一红外接收头(HEAT₁)、第一微处理器(U1)和完成第一复位、电源监测及看门狗作用的芯片(U2)；所述数字测温元件(J1)为三个，将三相信号输入第一微处理器(U1)中，第一微处理器(U1)产生载波及温度值的调制波，通过第一红外发射管(TR1)发射，第一红外接收头(HEAT₁)接收来自上位机的同步脉冲及指令，指令包括4位地址域和4位命令域；所述上位机由第二微处理器(U3)、第二电源监视及看门狗芯片(U4)、RS485通讯口(U5)、第二红外发射管(TR2)、第二红外接收头(HEAT₂)、报警蜂鸣器(SP)、报警指示灯(LED)、8个段驱动三极管(Q1-Q8)和4个共阴极8段数码管(DG1-DG4)组成；所述第二微处理器(U3)产生载波及指令的调制波，通过第二红外发射管(TR₂)发射同步脉冲和指令，第二红外接收头(HEAT₂)接收来自测温单元的温度及报警信息，通过第二微处理器(U3)在数码管上显示，所述RS485通讯口(U5)可以与主控机连接，实现系统自动检测。

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