一种高压带电体温度在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高压带电体温度在线监测装置，该装置的电路部分主要包括测温探头、光电控制／发射电路、光纤和光电信号处理单元等部分，测温探头采用高精度低功耗测温芯片，其感温面紧贴被测带电体，从光电信号处理单元输入的光脉冲触发信号通过输入光纤到光电池接收，经过运算放大器后通过场效应管开通来控制高温锂电池给测温芯片加电工作，测温芯片输出的电脉冲信号驱动发光二极管产生光脉冲信号，通过输出光纤到光电信号处理单元，可计算还原出被测带电体的温度。该在线监测装置利用光纤传输控制信号和温度信号，可实现监测装置与被测电气系统之间的绝缘隔离，同时所选用的元件均为耐高温、低功耗器件，可保证整套系统的长期可靠稳定工作。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种温度测量装置，具体为一种高压带电体温度在线监 测装置。
技术介绍
电力设备在运行的过程中由于焦耳发热和介质损耗会导致局部温度的 升高，由于长期热积累而产生的局部温度过高是造成电力设备发生故障的重 要原因。如电力设备中由于绝缘材料电阻率降低或内部存在局部放电，都会 引起损耗的增加和温度的升高，这将会导致绝缘材料的加速老化而造成设备 损坏，又如电力设备中存在大量的导体压接连接和插接连接的部位，由于氧 化、松动等原因会造成这些部位接触不良，接触电阻增大，当负荷电流通过 时会产生局部过热现象，而温度的升高使得氧化加剧，故而接触电阻进一步 增大，造成恶性循环，最终导致设备不能正常工作，甚至烧毁。根据国家规程，A级绝缘材料保证可靠运行的最高容许温度为105°C，而金属螺栓连接 接头的长期最高工作温度为8(rC 105。C (因材质而异)。有此可见，温度是 一个表征电力设备运行状况的重要物理量，对其进行测量具有重要的意义。 目前测温方法主要有两种非接触式测温和接触式测温。红外测温是一 种典型的非接触式测温，其明显优点是非接触式测量，不存在电气绝缘问题。 但是红外测温探头必须正对被测物体的表面，且与被测物体保持一定的距离 才能得到较准确的测量值，故这种方法存在测量盲点，不适用于封闭式的电 力设备内温度的测量，且由于成本较高，难以用于多点同时的在线监测。另 外红外测温易受环境及周围电磁场的干扰，存在测量精度不高的问题。接触 式测温主要采用热电偶、热敏电阻及半导体温度传感器等传感元件。这种测温方法需要温度传感元件与带电体直接接触，然后用金属导线将信号引出， 具有精度高、成本低的优点。但由于电力设备的测温点往往有很高的电压， 这种接触式测温法中传感元件及金属导线接入后容易影响系统的稳定性，引 入不安全因素。另外一种接触式测温方法是采用光纤作为传感器的分布式光纤测温，即 拉曼测温和布里渊散射测温以及光纤光栅测温，其显著优点是解决了电气绝 缘的问题，但在目前情况下存在空间分辨力低、测温精度低、影响因素多等 缺点，分布式光纤测温系统的测温精度易受光源波动及光纤弯曲的影响，光 纤光栅器件除了对温度敏感外，其受物理应力、湿度等外界因素的影响较大， 这样影响了其温度测量的精度，同时在很多需要测温的场合，电气距离紧凑， 光纤需要盘绕，影响电力系统的安全运行，另外光纤测温的成本相对较高。因此如何在目前情况下克服各种方法的缺点，提出适合高压带电体的温 度测量方法，具有重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种高压带电体温度在线监测装置，该装置能够实现安全、可靠的在线监测高压带电体的温度。为了实现上述目的，本技术采取如下的技术解决方案 一种高压带电体温度在线监测装置，其特征在于，该装置的电路部分主要包括有测温探头，该测温探头采用高精度低功耗测温芯片，其感温面紧贴被测 带电体；光电控制/发射电路，该光电控制/发射电路设置在高压带电体侧，它包 括光电池，光电池连接有运算放大器，运算放大器和场效应管相连，场效应 管连接高温锂电池；还有与测温探头相连的发光二极管；光电信号处理单元，用于计算还原出被测带电体的温度，该光电信号处理单元设置在低压侧的外部；测温探头通过屏蔽电缆和光电控制/发射电路相连，光电控制/发射电路 的发光二极管通过输出光纤与光电信号处理单元连接，光电信号处理单元通 过输入光纤与光电控制/发射电路的光电池连接；从光电信号处理单元输入的光脉冲触发信号通过输入光纤到光电池接 收，经过运算放大器后通过光电控制/发射电路的场效应管开通来控制高温 锂电池给测温芯片加电工作，测温芯片输出的电脉冲信号驱动光电控制/发 射电路的发光二极管产生光脉冲信号，通过输出光纤到光电信号处理单元， 由光电信号处理单元计算还原出被测带电体的温度。本技术具有绝缘耐受强度高、抗干扰能力强、不受周围环境影响和 电磁场干扰、安装方便、成本较低等优点，适合用于不同电压等级的场所， 如开关柜、配电柜等内部的载流导体、母线排连接处接点、电缆表面以及电 力设备的外绝缘等不同部位的温度测量。附图说明图1为本技术的光电转换、控制电路结构示意图。图2为本技术的装置外形结构剖面图，图2中的符号表示l为套筒，2为光纤接头，3为光纤通孔，4、 5、 8为紧固螺钉，6为绝缘板，7为 光电控制/发射电路板，9为电池正极顶丝，IO为电池盒，11、 17为弹簧， 12为高温锂电池，13为线罩，14为高温电缆屏蔽线，15为电池负极顶丝， 16为三芯高温电缆，18为测温芯片，19为测温探头底壳(铝壳)，20为测 温探头顶盖(铝壳)，21为测温探头电路板。图3为本技术的绝缘紧固件剖面图，图3中的符号表示31为测温 装置，32为圆形母线排，33为聚四氟乙烯紧固件，34为聚四氟乙烯紧固螺 钉。以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本技术的内容作进一步的详细说明。具体实施方式参见图1，本技术的高压带电体温度在线监测装置，其电路部分主 要测温探头、光电控制/发射电路、光纤和光电信号处理单元等部分，测温 探头采用高精度低功耗测温芯片，其感温面紧贴被测带电体，从光电信号处 理单元输入的光脉冲触发信号通过输入光纤到光电池接收，经过运算放大器 后通过场效应管开通来控制高温锂电池给测温芯片加电工作，测温芯片输出 的电脉冲信号驱动发光二极管产生光脉冲信号，通过输出光纤到光电信号处 理单元，可计算还原出被测带电体的温度。测温探头的感温元件采用高精度低功耗数字式温度传感器(测温范围为-40°C 125°C)，测温探头工作时，载流导体的温度信号被转换成为具有一 定频率的方波信号，方波信号的频率与待测载流导体的热力学温度成正比。 用该方波信号驱动光电控制/发射电路中的发光二极管，这样载流导体的温 度信号最终被调制成为光信号，经过光纤传输到低压侧的光电接收处理单 元，最后通过温度传感器的输出特性计算还原出带电体的温度值。光电控制 /发射电路中采用硅光电池、场效应管等元件组成控制电路，用来接收来自 光电处理单元激光器发射的光信号，来控制测温探头处于工作状态或禁止工 作状态。高压带电体侧的光电控制/发射电路和低压侧的外部光电信号处理单元 通过塑料光纤隔离，可有效实现不同电位之间的隔离，保证系统工作的安全 性。该测温装置的供电电源采用高温锂离子电池(工作温度范围为0t: 150 。C)，避免了采用从载流导体取电电压不稳而影响系统运行、以及载流导体 中没有电流时无法取电而使测温系统无法工作等问题，可保证系统工作的可 靠性。由于测温装置内所有的电路设计均采用低功耗设计的原则，测温装置正常工作时电流最大值小于300IM (当测量温度最高为125'C时，数字式温 度传感器消耗的电源电流最大值为250PA)。如果测温探头采用间歇式工作 (如探头每5min工作一次，每次工作5s时间)，并考虑电池的自放电，那 么足可以保证每4 5年以上更换一次电池(可结合设备检修适时更换)。用 于固定温度监测装置的绝缘紧固件采用聚四氟乙烯材料(可耐温20(TC以上) 加工而成，满足高电压场合使用时的绝缘和温度耐受强度要求。当装置的实测温度达到高压带电体的临界最高允许温度(如A级绝缘材 料保证可靠运行的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压带电体温度在线监测装置，其特征在于，该装置的电路部分主要包括有：测温探头，用于采集高压带电体温度，该测温探头采用高精度低功耗测温芯片，其感温面紧贴被测带电体；光电控制／发射电路，该光电控制／发射电路设置在高压带电体侧，它包括光电池，光电池连接有运算放大器，运算放大器和场效应管相连，场效应管连接高温锂电池，还有与测温探头相连的发光二极管；光电信号处理单元，用于计算还原出被测带电体的温度，该光电信号处理单元设置在低压侧的外部；测温探头通过屏蔽电缆和光电控制／发射电路相连，光电控制／发射电路的发光二极管通过输出光纤与光电信号处理单元连接，光电信号处理单元通过输入光纤与光电控制／发射电路的光电池连接；从光电信号处理单元输入的光脉冲触发信号通过输入光纤到光电池接收，经过运算放大器后通过光电控制／发射电路的场效应管开通来控制高温锂电池给测温芯片加电工作，测温芯片输出的电脉冲信号驱动光电控制／发射电路的发光二极管产生光脉冲信号，通过输出光纤到光电信号处理单元，由光电信号处理单元计算还原出被测带电体的温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠军，秦贵波，赵文彬，杨国清，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]