开关设备温升巡测系统的研制(图文)

1、开关设备温升巡测系统的研制(图文)论文导读：据统计，在输变电设备的运行过程中，许多故障是由设备的异常温升而造成的，异常温升不仅增加了线路的接触电阻，而且使相应的绝缘部件性能劣化，甚至击穿而造成事故。针对这一情况，本工程开发出一种自动温升检测系统，能自动实现对开关设备的温升测试，一次可巡测48处温升值，方便可靠。由于测量时开关设备通入了低压大电流制造发热，热电偶埋入设备内电气连接处，这样低压信号有可能因为共地引入到测量系统中，这种低压信号使微弱的热电偶信号淹没，造成无法准确测量，因此必须采用隔离电路屏蔽干扰信号，图2所示为隔离型温度信号采集电路框图，热电偶输出的热电势经过预放大后送到精密隔离放大

2、器ISO124中放大，再经过线性化处理、调零和调幅电路后送至单片机电路，通过对不同的电路供应不同回路的电压，将干扰信号屏蔽掉。关键词：开关设备，温升，隔离放大，曲线拟合1 引言随着我国国民经济的迅速开展，各行各业对电力系统设备可靠性也提出了越来越高的要求。据国务院于2006年2月发布的?国家中长期科学和技术开展规划纲要?中，超大规模输配电和电网平安保障被列为能源这一重点领域中的优先主题。输变电设备特别是高压开关设备平安可靠性是大规模输配电和电网平安保障的重要环节，因此，输变电设备平安可靠性也因此受到了更多的重视【3】。据统计，在输变电设备的运行过程中，许多故障是由设备的异常温升而造成的，异常温

3、升不仅增加了线路的接触电阻，而且使相应的绝缘部件性能劣化，甚至击穿而造成事故。因此，高压设备在出厂前都必须经过严格的温升测试，以保证设备运行平安。温升测试时，输变电设备通常导入低压大电流制造发热来检测温升指标，一些厂家通常的做法是把热电偶埋入待测位置，再将热电偶信号送入直流电位差计作比拟测量得出热电势，然后人工查标准分度表并要通过计算摒弃环境温度影响，最后才能得出实际温升值。这种方法要求直流电位差计独立供电并与电网地端隔离，测试点多时操作过程十分繁琐、劳动强度大，且效率低下。还有一些厂家采用其它传感器，如数字温度传感器DS18B20，虽然使用方便，测量准确，但这类器件相对点状的热电偶而言，体积

4、较大，不容易埋入母线排中。针对这一情况，本工程开发出一种自动温升检测系统，能自动实现对开关设备的温升测试，一次可巡测48处温升值，方便可靠。通过RS232与计算机连接，并将温升测试结果自动生成EXCEL报告，极大提高了测试效率。2 系统总体方案本系统总体结构如图1所示：图1 系统结构图系统工作原理如下：T型热电偶埋入被测导体表层，隔离温度采集电路把热电偶输出的热电势进行放大，并进行线性化处理，这样把热电偶的非线性特性转变成线性关系，单片机不用对热电偶进行线性化处理，减轻了单片机处理负担，通过单片机对多路模拟开关的控制，可以选择不同的测量通道，A/D转换器TLC2543实现对模拟信号的数字量转化

5、，单片机把转换后的数字量进行处理，一方面送入液晶屏LCD4004显示出来，每屏幕可以显示16个测量点的温度值，其余32路温度值的显示，通过设定按键的功能逐屏翻阅，整个48个温度信息分成三屏显示，另一方面，单片机通过MAX232把数据上传至计算机，计算机无需翻屏就可以把48个温度值整体显示出来，当测试工作完成时，可以自动生成EXCEL检测报告。3 硬件组成由于测量时开关设备通入了低压大电流制造发热，热电偶埋入设备内电气连接处，这样低压信号有可能因为共地引入到测量系统中，这种低压信号使微弱的热电偶信号淹没，造成无法准确测量，因此必须采用隔离电路屏蔽干扰信号，图2所示为隔离型温度信号采集电路框图，热

6、电偶输出的热电势经过预放大后送到精密隔离放大器ISO124中放大，再经过线性化处理、调零和调幅电路后送至单片机电路，通过对不同的电路供应不同回路的电压，将干扰信号屏蔽掉。论文参考网。图2隔离型温度信号采集电路如图3所示，本装置要测量48点的温升值，使用了三片模拟开关CD4067切换48路温度信号【1】。论文参考网。CD4067是16 通道开关，有四个输入端ABCD 和控制端INH，当ABCD和INH为不同的组合形式时，选择不同通道的输出信号进行模数转换，采用这样的方式可以极大地加少系统硬件的本钱。图3 通道切换电路4. 上位机通讯上位机通讯程序用户界面如图4所示，该程序由LabVIEW编写，具

7、有界面美观的特点，通过对界面中串口选择、波特率等参数设定，可以接收下位单片机所发送的数据，按下启动按钮后，就可以显示出各温度点的数据，当测量工作结束时，按下报表产生按钮，可以产生EXCEL报表。图4 上位机通讯程序用户界面5.数据分析系统实测时，发现尽管电路中对热电偶进行了线性补偿，但是还是具有一定的非线性误差，这种非线性误差直接影响测量精度，表1为第24路温度信号采集电路输出电压u与温升值之间的关系，温升值范围从0至100K，环境温度是16，本电路的温升值在60K前后线性度有较大误差。论文参考网。利用多项式对数据进行曲线拟合，得到一个如下六阶多项式：式中为温升值，为输出电压。经过修正后测试，

8、当温升值在45K68K时，误差仍然较大，所以需二次修正：式中为修正温升，。由于系统所测为温升值，在不同的环境温度冷端温度下，即使热电偶输出相同的热电势，所得到的温升值是不相同的，这是热电偶的非线性特性所决定的，因此，系统的温升值取决于热电偶输出电势和环境温度冷端温度，那么有误差修正值：，式中为所测环境温度045，为测量温升值。表1 温度数据拟合和误差补差 输出电压(V) 温升值(k) 输出电压(V) 温升值(k) 输出电压(V) 温升值(k) 0 0 1.1773 35 2.4547 70 0.1434 5 1.3574 40 2.6014 75 0.3135 10 1.5342 45 2.7

9、482 80 0.4802 15 1.7209 50 2.8983 85 0.6503 20 1.9010 55 3.0451 90 0.8238 25 2.1212 60 3.1952 95 1.0005 30 2.2779 65 3.3486 100 6比照测试为了检验本转置实测效果，采用了比照测试法，比照测试的设备有：0.01级直流电位差计和精密玻璃管温度计。比照测试原理：利用直流电位差计测得热电偶输出值，精密玻璃管温度计测得环境冷端温度，再查标准热电偶分度表后计算得到温升值，假定该值为标准温升值，然后利用本装置对某一开关设备同一点进行测试，得到表2比照数据，从实验结果可知，本装置抗干扰能力强，读数稳定准确，完全满足实际要求。表2第1路实测温升值比照(环境温度为25度) 标准温升(K) 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 实测温升(K) 10.0 19.9 30.0 40.1 49.9 60.0 70.2 79.7 90.4 100.4 7结束语本研究设计的自动温升巡测系统，能对开关设备温升进行检测，一次可测48点，极大地方便了产品出厂前的质量检验，研究结果说明，该装置性能稳定、造价低、准确度高、抗干扰能力