開關設備溫升巡測系統(tǒng)的研制(圖文)

1、開關設備溫升巡測系統(tǒng)的研制(圖文)論文導讀：據統(tǒng)計，在輸變電設備的運行過程中，許多故障是由設備的異常溫升而造成的，異常溫升不僅增加了線路的接觸電阻，而且使相應的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿而造成事故。針對這一情況，本工程開發(fā)出一種自動溫升檢測系統(tǒng)，能自動實現對開關設備的溫升測試，一次可巡測48處溫升值，方便可靠。由于測量時開關設備通入了低壓大電流制造發(fā)熱，熱電偶埋入設備內電氣連接處，這樣低壓信號有可能因為共地引入到測量系統(tǒng)中，這種低壓信號使微弱的熱電偶信號淹沒，造成無法準確測量，因此必須采用隔離電路屏蔽干擾信號，圖2所示為隔離型溫度信號采集電路框圖，熱電偶輸出的熱電勢經過預放大后送到精密隔離放大

2、器ISO124中放大，再經過線性化處理、調零和調幅電路后送至單片機電路，通過對不同的電路供應不同回路的電壓，將干擾信號屏蔽掉。關鍵詞：開關設備，溫升，隔離放大，曲線擬合1 引言隨著我國國民經濟的迅速開展，各行各業(yè)對電力系統(tǒng)設備可靠性也提出了越來越高的要求。據國務院于2006年2月發(fā)布的?國家中長期科學和技術開展規(guī)劃綱要?中，超大規(guī)模輸配電和電網平安保障被列為能源這一重點領域中的優(yōu)先主題。輸變電設備特別是高壓開關設備平安可靠性是大規(guī)模輸配電和電網平安保障的重要環(huán)節(jié)，因此，輸變電設備平安可靠性也因此受到了更多的重視【3】。據統(tǒng)計，在輸變電設備的運行過程中，許多故障是由設備的異常溫升而造成的，異常溫

3、升不僅增加了線路的接觸電阻，而且使相應的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿而造成事故。因此，高壓設備在出廠前都必須經過嚴格的溫升測試，以保證設備運行平安。溫升測試時，輸變電設備通常導入低壓大電流制造發(fā)熱來檢測溫升指標，一些廠家通常的做法是把熱電偶埋入待測位置，再將熱電偶信號送入直流電位差計作比擬測量得出熱電勢，然后人工查標準分度表并要通過計算摒棄環(huán)境溫度影響，最后才能得出實際溫升值。這種方法要求直流電位差計獨立供電并與電網地端隔離，測試點多時操作過程十分繁瑣、勞動強度大，且效率低下。還有一些廠家采用其它傳感器，如數字溫度傳感器DS18B20，雖然使用方便，測量準確，但這類器件相對點狀的熱電偶而言，體積

4、較大，不容易埋入母線排中。針對這一情況，本工程開發(fā)出一種自動溫升檢測系統(tǒng)，能自動實現對開關設備的溫升測試，一次可巡測48處溫升值，方便可靠。通過RS232與計算機連接，并將溫升測試結果自動生成EXCEL報告，極大提高了測試效率。2 系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)總體結構如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)工作原理如下：T型熱電偶埋入被測導體表層，隔離溫度采集電路把熱電偶輸出的熱電勢進行放大，并進行線性化處理，這樣把熱電偶的非線性特性轉變成線性關系，單片機不用對熱電偶進行線性化處理，減輕了單片機處理負擔，通過單片機對多路模擬開關的控制，可以選擇不同的測量通道，A/D轉換器TLC2543實現對模擬信號的數字量轉化

5、，單片機把轉換后的數字量進行處理，一方面送入液晶屏LCD4004顯示出來，每屏幕可以顯示16個測量點的溫度值，其余32路溫度值的顯示，通過設定按鍵的功能逐屏翻閱，整個48個溫度信息分成三屏顯示，另一方面，單片機通過MAX232把數據上傳至計算機，計算機無需翻屏就可以把48個溫度值整體顯示出來，當測試工作完成時，可以自動生成EXCEL檢測報告。3 硬件組成由于測量時開關設備通入了低壓大電流制造發(fā)熱，熱電偶埋入設備內電氣連接處，這樣低壓信號有可能因為共地引入到測量系統(tǒng)中，這種低壓信號使微弱的熱電偶信號淹沒，造成無法準確測量，因此必須采用隔離電路屏蔽干擾信號，圖2所示為隔離型溫度信號采集電路框圖，熱

6、電偶輸出的熱電勢經過預放大后送到精密隔離放大器ISO124中放大，再經過線性化處理、調零和調幅電路后送至單片機電路，通過對不同的電路供應不同回路的電壓，將干擾信號屏蔽掉。論文參考網。圖2隔離型溫度信號采集電路如圖3所示，本裝置要測量48點的溫升值，使用了三片模擬開關CD4067切換48路溫度信號【1】。論文參考網。CD4067是16 通道開關，有四個輸入端ABCD 和控制端INH，當ABCD和INH為不同的組合形式時，選擇不同通道的輸出信號進行模數轉換，采用這樣的方式可以極大地加少系統(tǒng)硬件的本錢。圖3 通道切換電路4. 上位機通訊上位機通訊程序用戶界面如圖4所示，該程序由LabVIEW編寫，具

7、有界面美觀的特點，通過對界面中串口選擇、波特率等參數設定，可以接收下位單片機所發(fā)送的數據，按下啟動按鈕后，就可以顯示出各溫度點的數據，當測量工作結束時，按下報表產生按鈕，可以產生EXCEL報表。圖4 上位機通訊程序用戶界面5.數據分析系統(tǒng)實測時，發(fā)現盡管電路中對熱電偶進行了線性補償，但是還是具有一定的非線性誤差，這種非線性誤差直接影響測量精度，表1為第24路溫度信號采集電路輸出電壓u與溫升值之間的關系，溫升值范圍從0至100K，環(huán)境溫度是16，本電路的溫升值在60K前后線性度有較大誤差。論文參考網。利用多項式對數據進行曲線擬合，得到一個如下六階多項式：式中為溫升值，為輸出電壓。經過修正后測試，

8、當溫升值在45K68K時，誤差仍然較大，所以需二次修正：式中為修正溫升，。由于系統(tǒng)所測為溫升值，在不同的環(huán)境溫度冷端溫度下，即使熱電偶輸出相同的熱電勢，所得到的溫升值是不相同的，這是熱電偶的非線性特性所決定的，因此，系統(tǒng)的溫升值取決于熱電偶輸出電勢和環(huán)境溫度冷端溫度，那么有誤差修正值：，式中為所測環(huán)境溫度045，為測量溫升值。表1 溫度數據擬合和誤差補差 輸出電壓(V) 溫升值(k) 輸出電壓(V) 溫升值(k) 輸出電壓(V) 溫升值(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比照測試為了檢驗本轉置實測效果，采用了比照測試法，比照測試的設備有：0.01級直流電位差計和精密玻璃管溫度計。比照測試原理：利用直流電位差計測得熱電偶輸出值，精密玻璃管溫度計測得環(huán)境冷端溫度，再查標準熱電偶分度表后計算得到溫升值，假定該值為標準溫升值，然后利用本裝置對某一開關設備同一點進行測試，得到表2比照數據，從實驗結果可知，本裝置抗干擾能力強，讀數穩(wěn)定準確，完全滿足實際要求。表2第1路實測溫升值比照(環(huán)境溫度為25度) 標準溫升(K) 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 實測溫升(K) 10.0 19.9 30.0 40.1 49.9 60.0 70.2 79.7 90.4 100.4 7結束語本研究設計的自動溫升巡測系統(tǒng)，能對開關設備溫升進行檢測，一次可測48點，極大地方便了產品出廠前的質量檢驗，研究結果說明，該裝置性能穩(wěn)定、造價低、準確度高、抗干擾能力