高压开关柜触头温度在线监测的研究

国网四川省电力公司甘孜供电公司 向方云 张 俊



高压开关柜触头温度在线监测的研究

国网四川省电力公司甘孜供电公司 向方云 张 俊

【摘要】由于高压开关柜的触头处于高电压状态，所以在运行的过程中，很难对触头的温度进行检测，所以会因触头温度过高而造成火灾的发生或大面积的停电。本文首先介绍了温度监测仪的结构、功能和主要的工作原理，其次分析了温度监测仪的技术特点，最后对温度在线监测的实际应用要求进行了简要的说明。

【关键词】高压开关柜；触头温度；在线监测

1　温度在线监测仪的结构、功能和主要的工作原理

1.1温度在线监测仪的结构

温度在线监测仪的工作方式为主动式的工作方式，主要由主机、感应电源、光电转换器、监测器这四个部分构成。其中处在高压区的有感应电源和监测器，而主机与光电转换器则主要装在开关柜上，且处于地电位。这四个部分在温度在线监测仪的运行过程中起着不同的作用，监测器与光电转换器之间的数据传递主要是采用红外线通过空气来传递的。

1.2温度在线监测仪的功能

监测仪的主要功能体现在七个方面，第一，显示6点触头的实时温度精确值；第二，显示在24小时内出现最高温度的时间以及最高温度；第三，在超温的情况下进行报警，并启动风机对其进行降温；第四，有组网通信的借口；第五，能够设置当前的时间；第六，对超温报警点进行设置；第七，设置机号。

1.3温度在线监测仪的工作原理

监测仪的工作原理如图1所示：

图1　温度检测仪的原理框图

图1为温度检测仪的原理框图，此温度检测仪使用单片机作为控制器定时采集温度并且将采集好的温度通过通讯接口传到主控制器或者通过无线传输传至互联网进行下一步处理，同时在仪器板上还可以设置报警温度、显示即使温度和最高最低温度还有最值温度发生时刻显示。

2　温度在线监测仪的技术特点

2.1解决高压隔离的问题

高压设备监测的实现最重要的就是要解决高压隔离的问题，而对于高压隔离问题来说，主要解决的办法有以下两种：第一种是通过空间隔离，第二种则是通过光纤隔离。第一种空间隔离中，其信号主要是由光或者无线电来传送，而本文则主要采用红外光线对信号进行传送，因为红外光线具有隔离效果和抗干扰能力强、结构简单、工作可靠等特点。此外，在通过光纤隔离的过程中，还存在着沿面放电的问题，所以在设置时，要设置较长的沿面爬电距离。

2.2优化抗干扰措施

高压开关柜在运行的过程中处于高电压和大电流的状态，所以其系统在发生事故的瞬间还会出现强烈电磁暂态过程，这些都有可能产生强电场、强电磁以及磁场的干扰，这些对于微电子系统的处理以及微弱信号的处理都有一定的干扰，不利于其数据的处理，从而影响了数据的精确度。

所以在对其进行处理时，我们首先要对这些干扰进行消除，并在此过程中采用软件、硬件等抗干扰措施。如在软件设计上，可以应用数字编码以及解码技术对一些干扰信号进行消除，同时还应该使用软件滤波技术；而在硬件设计上，可以采用金属进行屏蔽，在加强各级滤波的同时，消除高频干扰。此外，对于那些随机干扰来说，可以利用触头温度变化相对缓慢的特点，对监测点的信号进行多次收集，在收集完后对信号数据进行统计和分析，排除所收集到信息中的异常数据，从而保证收集到数据的可靠性。以上这些抗干扰措施的实施，不仅可以使其温度检测仪具有较好的抗干扰能力，还能够确保其监测数据的稳定性和可靠性。

2.3完善供电方式

对于温度监测仪来说，其在运行的过程中为了消除强电场的影响，温度监测器要与测温点处于同一高电位上，而监测器的工作电源只能由内部产生，不能直接从外部供给，所以，在主导电回路上应该安装感应线圈作为其电源。但是在一般情况下，开关柜工作的电流可达十几倍，变化相对较大，所以为了确保感应线圈能够为温度监测仪提供较为稳定的电源，可以利用铁芯磁的饱和原理，选择合适的铁芯截面，这样当有小电流通过时，铁芯可以正常励磁，而当通过的电流较大时，铁芯处于饱和状态，在为其提供变化幅度较小的电源的同时，通过电子稳压装置，向温度监测器提供安全可靠的电源，最终达到完善供电方式的目的。

2.4控制热稳定性问题

当温度监测器安装在主导电回路上时，测量点的温度可到到120℃甚至更高，较高的温度要求温度监测器具有较好的热稳定性。而在温度监测仪运行的过程中，由于测温探头与监测器之间是用导线联接的，所以监测器与高温区的距离设置上要相对远一些。还可以将其安装在导电回路温度较低的地方时，这样温度就可以下降到80℃左右，甚至更低，这就符合了监测器耐高温的要求。此外，为了实现对热稳定性的控制，我们在选取元器件的时候，要选择热稳定性较好的元器件，并在模拟信号通道上对温度补偿进行合理的设置，从而有效的控制其热稳定性。

3　温度在线监测仪的实用性说明

在实际应用的过程中，温度监测仪必须具有可靠性、结构简单、体积较小、方便安装的特点，在具有这些特点的同时，还不能影响开关柜的工作性能以及产品的价格能够被用户接受等特点。为了达到以上的要求，我们可以在以下几方面入手，对其进行优化：第一，在元器件的选择上，要选择通用的、可靠的、标砖的元器件，此外，还应该在保证使用质量的同时还应该考虑产品的成本，并降低其成本，最终确保其实用性。第二，在温度检测仪结构的设置上，要温度监测仪在结构小巧，使用方便的基础上，保证其各项功能的正常运行。如在于开关柜配套的过程中，原来的开关柜结构不需要进行变动，只需要在不影响原开关柜性能的基础上在相应的地方打上安装孔，其中，开关柜的绝缘性是几乎不受影响的。

4　总结

本文对高压开关柜触头温度在线监测进行了研究，通过对温度监测仪的结构、功能以及工作原理的介绍，我们也相应的采取了红外光电隔离以及高压供电的方式解决了高电压下触头温度监测困难的问题。在此过程中，我们得出了在解决高电压下触头温度监测苦难这一问题的过程中，不仅要重视对元器件的选择，还要选择适当的抗干扰措施对温度监测仪进行优化，使其在具有较好性能的基础上，降低生产成本，最终实现开关柜温度监测结果的可靠性和稳定性。

参考文献

［1］段建东，等.基于Zigbee的开关柜出头温度在线监测预警系统［J］.高压电器，2015（28）.

［2］丁道振.高压开关柜触头温度无线监测系统研究［J］.机电技术，2012（31）.

作者简介：

向方云，工程师，高级技师，现工作于国网四川省电力公司甘孜供电公司运维检修部，主要研究方向：变电站运维技术，电力设备状态监测。