一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统技术方案

技术编号:15789967 阅读:245 留言:0更新日期:2017-07-09 18:10
本发明专利技术公开了一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统,包括一个电流互感器、燃烧工况传感器、红外温度传感器,及电流信号调理、燃烧状态调理模块、数据采集、频率跟踪、微处理器、数据存储、通信、显示等模块;电流互感器与电流信号调理模块相连,燃烧工况传感器与燃烧状态调理模块相连,电流信号调理模块和红外温度传感器与数据采集模块的输入端口相连,频率跟踪模块输入端与电流信号调理模块的任一输出端口相连,频率跟踪模块与微处理器模块相连,燃烧状态调理、数据采集、数据存储、通信、显示等模块分别与微处理器模块的AD口、数据线、地址线和控制线、GPIO口及异步串行接口相连。它解决了隔离开关触头温度、流过电流和燃烧的状态在线监测问题。

【技术实现步骤摘要】
一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统
本专利技术涉及工业窑炉高压供电
,具体涉及一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统。
技术介绍
高产高效综合机械化和自动化窑炉燃烧生产对窑炉供电的连续性、可靠性和安全性提出了更高的要求,特别是向窑炉主通风机供电的高压供电线路,其供电连续性直接影响窑炉的安全生产。窑炉燃烧生产所用高压配电装置内的隔离开关,是高压供电系统的重要组成部分,起到隔开或接通高压线路的作用,其运行状态关系到终端负荷供电的稳定性。窑炉燃烧生产用高压配电隔离开关常因机构锈蚀、触头磨损或氧化、操作拉弧、过负荷等因素导致触头接触电阻增加、温度升高,最终超过触头极限温度造成电气设备的损坏或引发火灾等重大事故。因此,研究和开发窑炉燃烧生产用高压配电装置运行状态实时在线监测系统对保障窑炉供电安全具有重要的现实意义和实用价值。窑炉燃烧生产用高压配电隔离开关的可靠性与其触头接触电阻、通过电流密切相关。长期以来,高压隔离开关状态的判断都是通过定期停电检修实现的。由于隔离开关触指压力与接触电阻相关,四川电力试验研究院的研究人员提出公开号为CN101231199A的“户外高压隔离开关触指压力测试仪”,该专利技术专利利用柔性薄膜压力传感器和动触头模拟调节器,通过模拟高压隔离开关的静触指宽度和动触头插入位置间接测量触指压力,但是该测试仪需要工作人员现场手工操作,且只能在断电时进行测量,不能反映运行中不确定因素对触指压力的影响。目前有关电气设备接触电阻测量也均是离线进行,专利公开号为CN101793933A的“电连接器接触电阻在线测量系统”,其所谓在线测量只是通过模拟电连接器工作环境中各种应力对其接触电阻的影响,并没实现带载情况下接触电阻的测量。上述两种离线测量系统在突发事故时均无法及时预警。太原理工大学的李中祥硕士和宋建成教授在《高电压技术》2009年第2期题为“高压隔离开关触头温度在线监测系统的研制”及专利公开号为CN101614591A的“一种用于高压隔离开关触头的温度监测装置”中提出了一种在线监测装置,该装置仅仅监测隔离开关触头温度,没有监测通过电流,不能反映温度随电流的变化趋势,小电流时缺陷处的发热易被忽略,即单纯的温度监测系统无法识别小电流动情况下接触电阻增大的趋势,但实际上接触电阻是导致隔离开关故障的首要因素,也未监测隔离开关触头的燃烧状态,不能判别动静触头接触紧密与否,从而无法全面掌握故障发生的状态信息。由于单一参量监测系统无法全面掌握故障发生时的状态信息,也无法为检修提供有力支持。因此,要想解决窑炉高压线路供电安全问题,迫切需要研究一种带载情况下隔离开关状态的在线监测装置,并实时监测运行中隔离开关的温度、电流和振动变化,根据物理量变化趋势,及时发现存在的安全隐患,提前预警,防止重大事故的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,克服现有技术中存在的缺陷,提供一种解决隔离开关触头温度、流过电流和燃烧变化的状态在线监测问题,克服目前隔离开关断电检测及单一监测参量无法提供全面故障信息的问题的窑炉用配电隔离开关在线监测系统。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是设计一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统,所述系统包括一个电流互感器、三个燃烧工况传感器、三个红外温度传感器、电流信号调理模块、燃烧状态调理模块、数据采集模块、频率跟踪模块、微处理器模块、数据存储模块、通信模块、显示模块;每相电流互感器通过两条信号线与电流信号调理模块相连,燃烧工况传感器通过单路信号线与燃烧状态调理模块相连,电流信号调理模块和红外温度传感器通过单总线与数据采集模块的输入端口相连,频率跟踪模块输入端与电流信号调理模块的任一输出端口相连,频率跟踪模块输出端口与微处理器模块的输入端口相连,燃烧状态调理模块、数据采集模块、数据存储模块、通信模块、显示模块分别与微处理器模块的AD口、数据线、地址线和控制线、GPIO口及异步串行接口相连;所述的电流调理模块一侧与电流互感器相连,经电流/电压转换、滤波后送至数据采集模块的输入端;所述的频率跟踪模块的输入端与电流信号调理模块任一输出端相连,经锁相环和分频器实现采样信号的频率跟踪和同步采样。所述的电流调理模块一侧与电流互感器相连,经电流/电压转换(U4A、R2、R3、C0)、滤波(R4、R5、C21、C22、U5A)后送至数据采集模块U3的输入端。所述的频率跟踪模块的输入端与电流信号调理模块任一输出端相连,经锁相环U6和分频器U7实现采样信号的频率跟踪和同步采样。所述的燃烧状态调理模块将燃烧状态信号经过由运算放大器组成的电平转换电路(U8A、R11、R12、R13、R14)、电平提升电路(U9A、R15、R16、R17、R18、R19)和低通滤波电路(U10A、R20、R21、C25、C26)送至微处理器模块的AD转换口。所述的数据采集模块是A/D转换器U3,其三个输入端口与红外温度传感器直接相连,另外三个输入端口分别与电流信号调理模块的输出端口相连接,数据采集模块的输出端口、地址端口和控制端口分别通过数据线、地址线和控制线与微处理器模块U1相连接。所述的微处理器模块是微处理器U1,外接晶振Y1、复位电路、电源,且固化了隔离开关运行状态在线监测程序。所述的数据存储模块是存储芯片U2,其地址端口、数据端口和控制端口分别通过地址线、数据线和控制线与微处理器U1的地址端口、数据端口和控制端口相连接。所述的通信模块为无线通信模块,一端与3.3V电源连接,一端与微处理器模块U1的GPIOB0-GPIOB3口相连接,用于与远端计算机进行无线数据交换。所述的显示模块是液晶显示屏,通过RS-485电平转换芯片U12与微处理器U1的异步串行接口相连接。在所述系统还设有工业窑炉用的烧嘴砖,所述烧嘴砖包括金属底座、耐火内胆和保护套;金属底座与耐火内胆相连,金属底座上有放置烧嘴枪的烧嘴枪入口,以及安放火花塞的火花塞接嘴;保护套套在耐火内胆外侧,所述的金属底座包含如下重量份数的组份:铬15~30份,钼15~30份,镍1530份,钨3~7份,锰30~45份;所述的耐火内胆由如下重量份数的组份组成:莫来石25~35份,硅3~8份,氧化铝20~40份,刚玉粉20~30份,耐高温水泥5~10份;所述的保护套材料为莫来石;所述耐火内胆和保护套之间有耐火纤维纸。所述的金属底座优选包含如下重量份数的组份:铬20份,钼15份,镍20份,钨5份,锰40份。所述的耐火内胆优选包含如下重量份数的组份:莫来石40份,硅4份,氧化铝25份,刚玉粉25份,耐高温水泥6份。上述耐高温水泥为氧化铝水泥、纯铝酸钙水泥、钒土水泥或普通民用水泥。本专利技术的优点和有益效果在于:该窑炉用配电隔离开关在线监测系统,实现了运行中隔离开关状态的在线评估,解决了之前隔离开关状态只能断电检测、无法及时获取故障信息、预警具有滞后性等问题。尤其是本专利技术通过在线监测隔离开关触头温升、流过电流及其燃烧状态的检测,对过载和接触电阻增大这两种故障状态进行区分,便于安排检修和安全供电方案。本专利技术采用金属底座的配方制备的金属底座由于含有铬、钼、镍金属,因此具有内高温的特性,且添加钨可增强金属底座耐磨损性,添加锰可增加底座的韧性,本专利技术的烧嘴砖,其金属底座耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化,经久耐用。耐火内胆耐高温,本文档来自技高网
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一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统

【技术保护点】
一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统,其特征在于,所述系统包括一个电流互感器、三个燃烧工况传感器、三个红外温度传感器、电流信号调理模块、燃烧状态调理模块、数据采集模块、频率跟踪模块、微处理器模块、数据存储模块、通信模块、显示模块;每相电流互感器通过两条信号线与电流信号调理模块相连,燃烧工况传感器通过单路信号线与燃烧状态调理模块相连,电流信号调理模块和红外温度传感器通过单总线与数据采集模块的输入端口相连,频率跟踪模块输入端与电流信号调理模块的任一输出端口相连,频率跟踪模块输出端口与微处理器模块的输入端口相连,燃烧状态调理模块、数据采集模块、数据存储模块、通信模块、显示模块分别与微处理器模块的AD口、数据线、地址线和控制线、GPIO口及异步串行接口相连;所述的电流调理模块一侧与电流互感器相连,经电流/电压转换、滤波后送至数据采集模块的输入端;所述的频率跟踪模块的输入端与电流信号调理模块任一输出端相连,经锁相环和分频器实现采样信号的频率跟踪和同步采样。

【技术特征摘要】
1.一种窑炉用配电隔离开关在线监测系统,其特征在于,所述系统包括一个电流互感器、三个燃烧工况传感器、三个红外温度传感器、电流信号调理模块、燃烧状态调理模块、数据采集模块、频率跟踪模块、微处理器模块、数据存储模块、通信模块、显示模块;每相电流互感器通过两条信号线与电流信号调理模块相连,燃烧工况传感器通过单路信号线与燃烧状态调理模块相连,电流信号调理模块和红外温度传感器通过单总线与数据采集模块的输入端口相连,频率跟踪模块输入端与电流信号调理模块的任一输出端口相连,频率跟踪模块输出端口与微处理器模块的输入端口相连,燃烧状态调理模块、数据采集模块、数据存储模块、通信模块、显示模块分别与微处理器模块的AD口、数据线、地址线和控制线、GPIO口及异步串行接口相连;所述的电流调理模块一侧与电流互感器相连,经电流/电压转换、滤波后送至数据采集模块的输入端;所述的频率跟踪模块的输入端与电流信号调理模块任一输出端相连,经锁相环和分频器实现采样信号的频率跟踪和同步采样。2.如权利要求1所述的窑炉用配电隔离开关在线监测系统,其特征在于,所述的燃烧状态调理模块将燃烧状态经过由运算放大器组成的电平转换电路、电平提升电路和低通滤波电路送至微处理器模块的AD转换口。3.如权利要求1所述的窑炉用配电隔离开关在线监测系统,其特征在于,所述的数据采集模块是A/D转换器,其三个输入端口与红外温度传感器直接相连,另外三个输入端口分别与电流信号调理模块的输出端口相连接,数据采集模块的输出端口、地址端口和控制端口分别通过数据线、地址线和控制线与微处理器模块相连接。4.如权利要求1所述的窑炉用配电隔离开关在线监测系统,其特征在于,所述的微处理器模块是微处理器,外接晶振、复位电路、电源,且固化了隔离开关运行状态在线监测程序。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:张建国黄显模
申请(专利权)人:北京兴达奇热工控制设备有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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