CN203298870U - 基于红外温度传感器的gis设备触头温度在线监测系统 - Google Patents

Abstract

基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，属于GIS设备触头温度监测装置技术领域。系统可调发射率的红外温度传感器发射红外线照射在GIS设备触头上；温度信号处理电路与可调发射率的红外温度传感器相连；温度信号处理电路能将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数。红外温度传感器前端有红外滤光片，被测导体表面涂敷有红外辐射涂料。本实用新型将红外温度传感技术应用于GIS设备触头在线温度监测中，使GIS设备能够可靠运行。本实用新型与传统GIS测温技术相比，结构简单，响应时间快，不与被测物体直接接触，不仅解决了高压、强磁场的干扰，而且能够实现在线连续测量，对于提高电气设备运行可靠性具有重要意义。

Description

基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，属于GIS设备触头温度在线监测装置技术领域。

背景技术

随着我国电力工业的大力发展和需求量的不断增长，气体绝缘金属封闭开关（GIS）被广泛应用于电力系统中。GIS设备加工工艺严格、技术先进，且绝缘介质为SF₆气体，因而具有良好的开断能力且触头烧伤轻微，具有检修周期长、故障率低、维护费用少、占地面积小等优点。正是由于GIS设备的这些突出优点，GIS设备在变电站中的应用日益广泛。当GIS设备触头接触不良时，由于接触电阻变大，在负载电流流过时会产生过热现象。触头、母线过热会引起绝缘老化甚至击穿，从而引发短路，形成重大事故，造成巨大的经济损失。据不完全统计，国内的众多发电公司、电力公司所采用的GIS设备均不同程度的出现过封闭母线、隔离开关、电缆头等部件由于绝缘老化或接触不良而造成温度异常变化而引发事故的现象。因此，实现对GIS设备的在线温度监测，提前发现并消除热故障隐患，对GIS的安全可靠运行具有非常重要的意义。

目前，在现场中应用的预防GIS设备触头过热的措施主要有三种：人工观察触头表面颜色、定期测量回路电阻和使用红外成像仪对固定监测点定期进行温度监测。这些方法均存在着一定不足：前两者需要GIS设备停电检修，后者红外成像技术的分辨率和精度都难以达到要求，而且以上使用的监测方法均难以实现对GIS设备温度的持续测量，即不能实现在线监测。另外，由于GIS设备内部SF₆气体对红外光的吸收、抛光金属导体低发射率、高压强磁环境等因素的影响，使得GIS设备温度在线监测研究工作进展困难，目前针对GIS设备温度在线监测的研究甚少，为此必须寻求适用于GIS设备、安全可靠、切实可行的温度在线监测的方法。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统。该系统测量不与被测物体直接接触，能够不扰动和破坏被测物体的温度场和热平衡，也解决了高压隔离和测量部分的高温问题，更重要的是能够实现连续自动测量GIS设备触头的温度并及时进行温度越限预警，具有广泛的应用前景。本实用新型具有较强的实用性，对提高电气设备运行可靠性和电力系统运行可靠性都具有重要的意义。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，包括可调发射率的红外温度传感器，红外温度传感器前端装设的红外滤光片，被测金属导体表面涂敷的红外辐射涂料，温度信号处理电路。

所述可调发射率的红外温度传感器发射红外线并照射在GIS设备触头上；所述温度信号处理电路与所述可调发射率的红外温度传感器相连；所述温度信号处理电路能将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数。

所述可调发射率的红外温度传感器，可以根据GIS设备中不同SF6气体压力的断路器、隔离开关、母线间隔进行校准，保证温度测量的准确性。

所述红外温度传感器前端装设的红外滤光片，可以滤掉其它波段的红外光，而且能够承受断路器开断短时高温电弧的冲击，保护红外温度传感器的探头。

所述被测金属导体表面涂敷的红外辐射涂料，可以提高被测导体表面的发射率，实现红外温度测量的准确性。

所述温度信号处理电路，可以及时的将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数，而且无线传输方式可以不受距离限制、无需现场布线。

本实用新型的有益效果：原理简单，实现方便，充分利用了红外温度传感技术的优势，据此方法设计的红外温度在线监测系统，结构简单，体积小，响应时间快，安装方便，稳定高效，经济适用，不与被测物体直接接触，不仅解决了高压、强磁场的干扰，而且能够实现在线连续测量，对于推广红外在线温度监测技术和提高电气设备运行可靠性具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图2为本实用新型在线测温结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型示意图。图2为本实用新型在线测温结构示意图。所图所示，基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统包括可调发射率的红外温度传感器，红外温度传感器前端装有红外滤光片，被测金属导体表面涂敷的红外辐射涂料，温度信号处理电路。

所述可调发射率的红外温度传感器发射红外线并照射在GIS设备触头上；所述温度信号处理电路与所述可调发射率的红外温度传感器相连；所述温度信号处理电路能将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数。

所述可调发射率的红外温度传感器，可以根据GIS设备中不同SF₆气体压力的断路器、隔离开关、母线间隔进行校准，保证温度测量的准确性。在使用红外温度传感器时，应当首先校准红外温度传感器的发射率。在某一温度下调节红外温度传感器的发射率，使温度值与被测物体的实际温度一致，这样即可保证红外温度传感器在其它温度值时测量的准确性。

所述红外温度传感器前端装设的红外滤光片，可以滤掉其他波段的红外光，红外温度传感器的工作波段为8-14μm，装设的红外滤光片能够最大程度地透过有用波段，滤去干扰波段。另外，在断路器开断电流时可能产生的高温电弧可能会对红外温度传感器的探头损坏，装设的红外滤光片能够承受断路器开断短时高温电弧的冲击，保护红外温度传感器的探头。

所述被测金属导体表面涂敷的红外辐射涂料，可以提高被测导体表面的发射率。金属表面的发射率是很低的，特别是抛光金属表面的发射率极低，要测量金属导体的温度就必须提高被测点的发射率，这给测温工作带来了极大的困难，也是专业从事在线监测的人员很难开展GIS内部导体红外测温的原因。在金属表面涂敷高辐射涂料的方法，可以将对金属导体的红外测温转化为对导体表层涂料温度的红外测量。这种方法简单经济，便于施工，而且涂料与金属紧密结合，能够更好的与金属导体达到热平衡，从而更灵敏的反映金属的温度变化。

所述温度信号处理电路，可以及时将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数，提高温度测量的灵敏性，并提供温度上下限报警功能。无线通信网络选择抗干扰能力强、通信距离远、延迟短等指标优势明显的ZigBee网络。集成的红外测温系统能够实现高电压、强磁场的隔离，而且不破坏GIS设备内部温度场。采集的温度数据通过无线传输方式可以不受距离限制、无需现场布线。

图1为本实用新型示意图。导体触头上的黑色部分为涂敷的红外辐射涂料，可以提高被测金属导体的发射率，同时涂敷的范围要满足红外温度传感器距离系数参数的要求。在红外传感器探头的前端装有红外滤光片，能够滤掉干扰波段，而且能够承受断路器开断短时高温电弧的冲击，保护红外温度传感器的探头。红外传感器上集成有无线发射模块，采集的温度信号可以通过无线网络传输到控制台。从图中可以看出，红外测温方法不与被测物体直接接触，能够不扰动和破坏被测物体的温度场和热平衡，也解决了高压隔离和测量部分的高温问题，相对传统的测温方法具有明显的优势。

图2为本实用新型在线测温结构示意图。断路器、母线、隔离开关等触头处测量的温度数据经过无限信号中心节点中继，通过无线网络传输到控制台（数据管理平台），这样在控制台侧就可以实时观察到触头温度的变化情况，能够实现连续自动测量GIS设备触头的温度并及时进行温度越限预警。

本实用新型结构简单，响应时间快，不与被测物体直接接触，不仅解决了高压、强磁场的干扰，而且能够实现在线连续测量，对于推广红外在线温度监测技术和提高电气设备运行可靠性具有重要意义。

Claims (5)

1.基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，其特征在于，该系统包括可调发射率的红外温度传感器、温度信号处理电路；

所述可调发射率的红外温度传感器发射红外线并照射在GIS设备触头上；所述温度信号处理电路与所述可调发射率的红外温度传感器相连；所述温度信号处理电路能将红外温度传感器传输的电流信号转换为温度示数。

2.根据权利要求1所述的基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括红外滤光片，所述红外滤光片安装在所述红外温度传感器的前端；所述红外滤光片能滤掉波段8-14μm以外波段的红外光，而且能够承受断路器开断短时高温电弧的冲击，保护红外温度传感器的探头。

3.根据权利要求1所述的基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，其特征在于，所述GIS设备触头表面涂敷有红外辐射涂料。

4.根据权利要求1所述的基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，其特征在于，所述可调发射率的红外温度传感器，可以根据GIS设备中不同SF₆气体压力的断路器、隔离开关、母线间隔进行发射率校准。

5.根据权利要求1所述的基于红外温度传感器的GIS设备触头温度在线监测系统，其特征在于，所述温度信号处理电路还连接有无线信号发射装置。