CN113970383A - 高压电器设备发热预警系统 - Google Patents

高压电器设备发热预警系统 Download PDF

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杨运平
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Abstract

本发明高压电器设备发热预警系统，高温触发电路接收传感器检测的高压电器设备温度信号，一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，得到预测温度信号，滤波后信号另一路进入预触发电路，达到触发电压时，输出触发信号也即+5V到加权融合电路，触发双向晶闸管SC1、SC2、SC3导通，温度信号、由电流计算的发热量信号、散热信号分别经光电耦合器U1、U2、U3进行2/3倍、1/6倍、1/6倍隔离转换后输出到加法器，再由运放AR2进行融合，实现根据三个参数及其重要性加权融合得出温度信号到均值电路，输出一定时长的均值信号，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警，提高了报警的可靠性，能有效的避免出现漏报、误报的情况。

Description

高压电器设备发热预警系统
技术领域
本发明属于电力、高压电器设备技术领域，尤其涉及高压电器设备发热预警系统。
背景技术
发电厂和变电站及其它高压配电室内的高压电器设备，因接触不良、过载、短路等产生发热或放电闪络现象，发热严重时会影响到设备的正常运行，发热故障时能快速准确的发现是及其重要的。
现有的高压电器设备的发热预警，通常采用热电阻（Pt100）、热电偶（高阻线）、压力式温度传感器和红外测温传感器等测温，达到设定温度阈值时，驱动报警器报警，或采用平台架构，通过构架发热故障模型，分析、匹配采集的高压电器设备的电流电压等参数的频率、相位、幅值，根据畸变度得出发热故障程度，并进行预警，前者虽然结构简单，但容易出现漏报、误报的情况， 后者准确度高，但算法复杂、响应慢。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供高压电器设备发热预警系统，能快速准确的进行高压电器设备的发热预警。
其技术方案是，包括高温触发电路、加权融合电路、均值电路，所述高温触发电路接收传感器检测的高压电器设备温度信号，经调压、整流、滤波后，滤波后信号一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，滤波后信号另一路进入预触发电路，达到触发电压时，三极管Q1导通，输出触发信号到加权融合电路；
所述加权融合电路在三极管Q1导通时，触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，双向晶闸管SC1接入的温度信号经光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号经光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC3接入的散热信号经光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，加法器进行加法融合计算后输出；
所述均值电路接收加权融合电路输出信号，在PWM脉冲控制下，均值电路输出一定时长的均值信号，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警。
本发明的有益效果：模拟电路结构、无需平台架构构建发热模型，传感器检测的高压电器设备温度信号，一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，实现对滤波后信号进行变化率补偿，得到预测温度信号，滤波后信号另一路进入预触发电路，达到触发电压时，三极管Q1导通，输出触发信号也即+5V，以便后级信号进行预处理、分析，确保及时性；
在三极管Q1导通时，触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，双向晶闸管SC1接入的温度信号经光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号经光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC3接入的散热信号经光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，再由运放AR2进行融合得出温度信号，根据三个参数及其重要性加权融合得出温度信号，提高了温度信号的准确性，之后经均值电路输出一定时长的均值信号，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警，提高了报警的可靠性，能有效的避免出现漏报、误报的情况。
附图说明
图1是本发明高温触发电路原理图。
图2是本发明加权融合电路原理图。
图3是本发明均值电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
以下结合说明书附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
高压电器设备发热预警系统，包括高温触发电路、加权融合电路、均值电路，所述高温触发电路接收传感器（例如热敏电阻）检测的高压电器设备温度信号，经阻容调压、整流、稳压、滤波后，滤波后信号一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，具体的过程为，滤波后信号经电感L2平滑滤波后加到运放AR2的同相输入端，滤波后信号并经电阻R3、电阻R4、电容C2、运放AR1组成的积分器计算出变化率加到运放AR2的同相输入端，运放AR2为加法器，实现对滤波后信号进行变化率补偿，得到预测温度信号，以便后级信号进行预处理、分析，确保及时性滤波后信号另一路进入电位器RP1、二极管D3、电阻R6-电阻R8、三极管Q1、电解电容E1组成的预触发电路，电位器RP1中间端采集电压，达到触发电压时，经二极管D3、电阻R6加到三极管Q1的基极，此时三极管Q1导通，输出触发信号也即+5V到加权融合电路，以便后级信号进行预处理、分析，确保及时性；
所述加权融合电路触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，导通的双向晶闸管SC1接入的温度信号，光电耦合器U1输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T1的漏源电阻与电阻R16A进行2/3分压后输出到加法器，也即光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，实现了2/3倍的加权，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号光电耦合器U2输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T2的漏源电阻与电阻R17A进行1/6分压后输出到加法器，也即光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，双向晶闸管SC3接入的散热信号，光电耦合器U3的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U3输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T3的漏源电阻与电阻R18A进行1/6分压后输出到加法器，也即光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，通过对传感器检测的高压电器设备温度信号进行2/3加权、由电流计算的发热量信号进行1/6加权、散热信号进行1/6加权，之后再由运放AR2进行融合得出温度信号，根据三个参数及其重要性加权融合得出温度信号，提高了温度信号的准确性；
所述均值电路接收加权融合电路输出信号，在PWM脉冲控制下，晶体管IC1导通关断，晶体管IC2延时导通关断，晶体管IC1导通时，温度信号经二极管D2和D3整流，再经电感L1和电容C3储能，在晶体管IC2导通时，储能后信号经电阻R19、运放AR3、电容C4组成的积分器进行PWM脉冲时长进行积分，输出一定时长的均值信号，其中非门OR1和OR2用以起到延时的作用，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警，提高了报警的可靠性，能有效的避免出现漏报、误报的情况。
在上述技术方案中，所述高温触发电路接收传感器（例如热敏电阻）检测的高压电器设备温度信号，经电阻R1和电容C1进行阻容调压，二极管D1和D2整流，稳压管Z1稳压，电解电容E1滤波后，滤波后信号一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，具体的过程为，滤波后信号经电感L2平滑滤波后加到运放AR2的同相输入端，滤波后信号并经电阻R3、电阻R4、电容C2、运放AR1组成的积分器计算出变化率加到运放AR2的同相输入端，运放AR2为加法器，实现对滤波后信号进行变化率补偿，得到预测温度信号，滤波后信号另一路进入电位器RP1、二极管D3、电阻R6-电阻R8、三极管Q1、电解电容E1组成的预触发电路，电位器RP1中间端采集电压，达到触发电压时（在此可设置为高压电器设备发热阈值电压的90％），经二极管D3、电阻R6加到三极管Q1的基极，此时三极管Q1导通，输出触发信号也即+5V到加权融合电路，包括电阻R1、电容C1，电阻R1的一端、电容C1的一端连接温度信号，电阻R1的另一端和电容C1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接二极管D1的负极、二极管D2的正极，二极管D2的负极分别连接稳压管Z1的负极、电解电容E1的正极、电位器RP1的上端、电感L2的一端、电阻R3的一端，二极管D1的正极、稳压管Z1的正极、电位器RP1的下端连接地，电位器RP1的中间端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别连接接地电解电容E1的正极、电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接接地电阻R7的一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接双向晶闸管SC1的控制极，三极管Q1的集电极通过电阻R8连接电源+5V，电阻R3的另一端分别连接运放AR1的反相输入端、电阻R4的一端、电容C2的一端，运放AR1的同相输入端连接地，运放AR2的输出端分别连接电阻R4的另一端、电容C2的另一端、电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接运放AR2的同相输入端、电感L2的另一端，运放AR2的反相输入端通过电阻R19连接地，运放AR2的输出端连接双向晶闸管SC1的上端。
在上述技术方案中，所述加权融合电路在三极管Q1导通时，触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，导通的双向晶闸管SC1接入的温度信号，经三极管Q2跟随缓冲后加到光电耦合器U1的引脚1，光电耦合器U1的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U1输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T1的漏源电阻（场效应管T1的漏源电阻由栅极-2/3VCC电源进行控制）与电阻R16A进行2/3分压后输出到加法器，也即光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，实现了2/3倍的加权，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号（可由电流传感器计算出瞬时电流，瞬时电流的平方再乘以高压电器设备运行时的电阻得出，此为现有技术，在此不在详述），光电耦合器U2的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U2输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T2的漏源电阻（场效应管T2的漏源电阻由栅极-1/6VCC电源进行控制）与电阻R17A进行1/6分压后输出到加法器，也即光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，双向晶闸管SC3接入的散热信号（散热信号可为高压电器设备处装设的风扇、空调等散热功率信号），光电耦合器U3的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U3输出端输出线性转换后电压，再经场效应管T3的漏源电阻（场效应管T3的漏源电阻由栅极-1/6VCC电源进行控制）与电阻R18A进行1/6分压后输出到加法器，也即光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，通过对传感器检测的高压电器设备温度信号进行2/3加权、由电流计算的发热量信号进行1/6加权、散热信号进行1/6加权，之后再由运放AR2进行融合得出温度信号，根据三个参数及其重要性加权融合得出温度信号，提高了温度信号的准确性，包括双向晶闸管SC1、SC2、SC3，双向晶闸管SC1、SC2、SC3的控制极连接三极管Q1的发射极，双向晶闸管SC1的上端连接运放AR2的输出端，双向晶闸管SC1的下端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电源+5V，三极管Q2的发射极连接光电耦合器U1的引脚1，光电耦合器U1的引脚2连接地，光电耦合器U1的引脚4通过电阻R16A连接电源+5V，光电耦合器U1的引脚3分别连接场效应管T1的漏极、电阻R10的一端，场效应管T1的源极连接地，场效应管T1的栅极通过电阻R16连接-2/3VCC，双向晶闸管SC2的左端连接由电流计算的发热量信号，双向晶闸管SC2的右端连接光电耦合器U2的引脚1，光电耦合器U2的引脚2连接地，光电耦合器U2的引脚4通过电阻R17A连接电源+5V，光电耦合器U2的引脚3分别连接场效应管T2的漏极、电阻R11的一端，场效应管T2的源极连接地，场效应管T2的栅极通过电阻R17连接-1/6VCC，双向晶闸管SC3的左端连接散热信号，双向晶闸管SC3的右端连接光电耦合器U3的引脚1，光电耦合器U3的引脚2连接地，光电耦合器U3的引脚4通过电阻R18A连接电源+5V，光电耦合器U3的引脚3分别连接场效应管T3的漏极、电阻R12的一端，场效应管T3的源极连接地，场效应管T3的栅极通过电阻R18连接-1/6VCC，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端、电阻R12的另一端连接运放AR3的同相输入端、电阻R13的一端，运放AR3的反相输入端通过电阻R14连接地，运放AR3的输出端和电阻R13的另一端连接电阻R15的一端。
在上述技术方案中，所述均值电路接收加权融合电路输出信号，在PWM脉冲（PWM脉冲可由振荡器震荡产生，此为现有技术，在此不再详述）控制下，晶体管IC1导通关断，晶体管IC2延时导通关断，晶体管IC1导通时，温度信号经二极管D2和D3整流，再经电感L1和电容C3储能，在晶体管IC2导通时，储能后信号经电阻R19、运放AR3、电容C4组成的积分器进行PWM脉冲时长进行积分，输出一定时长的均值信号，其中非门OR1和OR2用以起到延时的作用，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警，提高了报警的可靠性，能有效的避免出现漏报、误报的情况，包括电阻R15、非门OR1，电阻R15的一端连接运放AR3的输出端，电阻R15的另一端连接晶体管IC1的集电极，晶体管IC1的基极、非门OR1的左端连接PWM脉冲，晶体管IC1的发射极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别连接二极管D2的负极、电感L1的一端，二极管D2的正极连接地，电感L1的另一端和接地电容C3的一端、电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别连接晶体管IC2的集电极、运放AR4的反相输入端，运放AR4的同相输入端连接地，晶体管IC2的发射极连接电容C4的一端，电容C4的另一端和运放AR2的输出端输出一定时长的均值信号，非门OR1的右端连接非门OR2的左端，非门OR2的右端连接晶体管IC2的基极。
本发明具体使用时，高温触发电路接收传感器检测的高压电器设备温度信号，经阻容调压、整流、稳压、滤波后，滤波后信号一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，实现对滤波后信号进行变化率补偿，得到预测温度信号，滤波后信号另一路进入电位器RP1、二极管D3、电阻R6-电阻R8、三极管Q1、电解电容E1组成的预触发电路，电位器RP1中间端采集电压，达到触发电压时，经三极管Q1导通，输出触发信号也即+5V到加权融合电路，触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，导通的双向晶闸管SC1接入的温度信号，光电耦合器U1的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U1输出端输出线性转换后电压，光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，实现了2/3倍的加权，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号，光电耦合器U2的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U2输出端输出线性转换后电压，光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，双向晶闸管SC3接入的散热信号，光电耦合器U3的引脚1和引脚2产生电压差，光电耦合器U3输出端输出线性转换后电压，再光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，实现了1/6倍的加权，通过对传感器检测的高压电器设备温度信号进行2/3加权、由电流计算的发热量信号进行1/6加权、散热信号进行1/6加权，之后再由运放AR2进行融合得出温度信号，根据三个参数及其重要性加权融合得出温度信号，提高了温度信号的准确性，均值电路接收加权融合电路输出信号，在PWM脉冲控制下，均值电路输出一定时长的均值信号，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警，提高了报警的可靠性，能有效的避免出现漏报、误报的情况。

Claims (4)

1.高压电器设备发热预警系统，包括高温触发电路、加权融合电路、均值电路，其特征在于，所述高温触发电路接收传感器检测的高压电器设备温度信号，经调压、整流、滤波后，滤波后信号一路进入加法器，对滤波后信号进行变化率补偿加到加权融合电路，滤波后信号另一路进入预触发电路，达到触发电压时，三极管Q1导通，输出触发信号到加权融合电路；
所述加权融合电路在三极管Q1导通时，触发双向晶闸管SC1、SC2、 SC3导通，双向晶闸管SC1接入的温度信号经光电耦合器U1进行2/3倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC2接入的由电流计算的发热量信号经光电耦合器U2进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，双向晶闸管SC3接入的散热信号经光电耦合器U3进行1/6倍隔离转换后输出到加法器，加法器进行加法融合计算后输出；
所述均值电路接收加权融合电路输出信号，在PWM脉冲控制下，均值电路输出一定时长的均值信号，由均值信号作为发热预警信号驱动报警器进行发热预警。
2.根据权利要求1所述的高压电器设备发热预警系统，其特征在于，所述高温触发电路包括电阻R1、电容C1，电阻R1的一端、电容C1的一端连接温度信号，电阻R1的另一端和电容C1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接二极管D1的负极、二极管D2的正极，二极管D2的负极分别连接稳压管Z1的负极、电解电容E1的正极、电位器RP1的上端、电感L2的一端、电阻R3的一端，二极管D1的正极、稳压管Z1的正极、电位器RP1的下端连接地，电位器RP1的中间端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别连接接地电解电容E1的正极、电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接接地电阻R7的一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接双向晶闸管SC1的控制极，三极管Q1的集电极通过电阻R8连接电源+5V，电阻R3的另一端分别连接运放AR1的反相输入端、电阻R4的一端、电容C2的一端，运放AR1的同相输入端连接地，运放AR2的输出端分别连接电阻R4的另一端、电容C2的另一端、电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接运放AR2的同相输入端、电感L2的另一端，运放AR2的反相输入端通过电阻R19连接地，运放AR2的输出端连接双向晶闸管SC1的上端。
3.根据权利要求1所述的高压电器设备发热预警系统，其特征在于，所述加权融合电路包括双向晶闸管SC1、SC2、SC3，双向晶闸管SC1、SC2、SC3的控制极连接三极管Q1的发射极，双向晶闸管SC1的上端连接运放AR2的输出端，双向晶闸管SC1的下端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电源+5V，三极管Q2的发射极连接光电耦合器U1的引脚1，光电耦合器U1的引脚2连接地，光电耦合器U1的引脚4通过电阻R16A连接电源+5V，光电耦合器U1的引脚3分别连接场效应管T1的漏极、电阻R10的一端，场效应管T1的源极连接地，场效应管T1的栅极通过电阻R16连接-2/3VCC，双向晶闸管SC2的左端连接由电流计算的发热量信号，双向晶闸管SC2的右端连接光电耦合器U2的引脚1，光电耦合器U2的引脚2连接地，光电耦合器U2的引脚4通过电阻R17A连接电源+5V，光电耦合器U2的引脚3分别连接场效应管T2的漏极、电阻R11的一端，场效应管T2的源极连接地，场效应管T2的栅极通过电阻R17连接-1/6VCC，双向晶闸管SC3的左端连接散热信号，双向晶闸管SC3的右端连接光电耦合器U3的引脚1，光电耦合器U3的引脚2连接地，光电耦合器U3的引脚4通过电阻R18A连接电源+5V，光电耦合器U3的引脚3分别连接场效应管T3的漏极、电阻R12的一端，场效应管T3的源极连接地，场效应管T3的栅极通过电阻R18连接-1/6VCC，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端、电阻R12的另一端连接运放AR3的同相输入端、电阻R13的一端，运放AR3的反相输入端通过电阻R14连接地，运放AR3的输出端和电阻R13的另一端连接电阻R15的一端。
4.根据权利要求1所述的高压电器设备发热预警系统，其特征在于，所述均值电路包括电阻R15、非门OR1，电阻R15的一端连接运放AR3的输出端，电阻R15的另一端连接晶体管IC1的集电极，晶体管IC1的基极、非门OR1的左端连接PWM脉冲，晶体管IC1的发射极连接二极管D3的正极，二极管D3的负极分别连接二极管D2的负极、电感L1的一端，二极管D2的正极连接地，电感L1的另一端和接地电容C3的一端、电阻R19的一端，电阻R19的另一端分别连接晶体管IC2的集电极、运放AR4的反相输入端，运放AR4的同相输入端连接地，晶体管IC2的发射极连接电容C4的一端，电容C4的另一端和运放AR2的输出端输出一定时长的均值信号，非门OR1的右端连接非门OR2的左端，非门OR2的右端连接晶体管IC2的基极。
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