摘 要：介紹了高壓開(kāi)關(guān)柜母線溫升的在線測(cè)量方法，并給出了應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：高壓母線；溫升；在線測(cè)量
1 引言
電力系統(tǒng)中高壓開(kāi)關(guān)柜等高壓設(shè)備的母線在載流過(guò)大時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)溫升過(guò)高，而使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿而造成事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)發(fā)生事故原因中有相當(dāng)一部分與熱問(wèn)題有關(guān)。因此，必須采取有效措施監(jiān)控母線溫度。
由于母線處于高電位，要測(cè)量它的溫度并非易事。目前專(zhuān)門(mén)用于高壓母線溫度測(cè)量的方法不多，一是在母線表面涂一層隨溫度變化而改變顏色的發(fā)光材料，通過(guò)觀察其顏色變化來(lái)大致確定溫度范圍，這種方法準(zhǔn)確度低、可讀性差，不能進(jìn)行定量測(cè)量；另外一種方法是利用紅外光的輻射特性隨溫度變化的特點(diǎn)制成的紅外測(cè)量?jī)x，它能測(cè)量0℃～200℃之間的溫度值，其誤差小、準(zhǔn)確度高。但操作人員必須常年定時(shí)操作儀器，才能測(cè)得母線溫度，另外，由于需要光學(xué)器件，在高壓開(kāi)關(guān)柜等特定場(chǎng)合使用不太方便，而且價(jià)格比較高，推廣應(yīng)用有一定困難。
本文涉及的高壓開(kāi)關(guān)柜母線溫升在線測(cè)量裝置能對(duì)高壓母線溫升進(jìn)行在線檢測(cè)，當(dāng)母線溫升超過(guò)允許值時(shí)，它發(fā)出報(bào)警信號(hào)及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施，避免事故的發(fā)生。
2 硬件解決方案
本裝置的硬件部分由母線溫度測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、顯示及報(bào)警三個(gè)部分組成。母線溫度測(cè)量部分由DALLS公司的DS1820溫度傳感器與AT89C2051單片機(jī)組成。數(shù)據(jù)傳輸采用紅外線傳輸方式，以實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)的電隔離，顯示及報(bào)警部分由單片機(jī)AT89C2051、LED顯示器和蜂鳴器組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2.1 數(shù)字溫度傳感器
在本裝置中，采用美國(guó)Dallas公司推出的DS1820單線數(shù)字溫度傳感器。DS1820使用了on—board**技術(shù)來(lái)測(cè)量溫度，全部傳感器及各種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起，其塑封外形如一只三極管。
DS1820具有獨(dú)特的單線接口，不需要外部元件，不需備份電源，可用數(shù)據(jù)線供電(寄生電源方式)，其接口電路圖如圖2所示。測(cè)量范圍從－55℃～+200℃，增量值1℃，還可以讀內(nèi)部計(jì)數(shù)器，獲得較高的分辨率。
2.2 數(shù)據(jù)傳輸
在高壓母線溫度測(cè)量裝置中，溫度傳感器與數(shù)據(jù)處理、顯示部分是分開(kāi)的。溫度測(cè)量部分安裝在母排上，而數(shù)據(jù)的顯示、報(bào)警部分安裝在開(kāi)關(guān)柜的面板上，數(shù)據(jù)從高壓側(cè)通過(guò)紅外光傳給處于低壓側(cè)的數(shù)據(jù)處理電路。
IC1和石英晶體TXT產(chǎn)生32.768kHz的方波作為紅外線發(fā)射器的載波，由CPU1(AT89C2051)的串行口P3.1發(fā)出的數(shù)據(jù)，經(jīng)IC4反相后送入IC3調(diào)制；T1將其放大后由紅外線發(fā)射二極管D1發(fā)射。
在接收端，光電二極管先把接收到的紅外光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送到CX20106A。CX20106A是紅外線接收前置放大電路，它包括前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、信號(hào)檢測(cè)和波形整形電路。經(jīng)處理后還原出溫度的數(shù)據(jù)信號(hào)，并送到CPU2(AT89C2051)的串行輸入P3.0口。
2.3 數(shù)據(jù)的顯示和報(bào)警
本裝置在線測(cè)量并顯示母線溫度值(LED顯示)，且當(dāng)母線溫度達(dá)到或超過(guò)70℃時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3 軟件流程圖
3.1 DS1820工作流程
DS1820的溫度轉(zhuǎn)換是在CPU1的控制下，通過(guò)單線接口接收CPU1發(fā)出的各種協(xié)議來(lái)完成的。簡(jiǎn)單的硬件接口以相對(duì)復(fù)雜的接口編程為代
價(jià)，DS1820與AT89C2051的接口協(xié)議是通過(guò)嚴(yán)格的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作流程圖見(jiàn)圖3。值得注意的是DS1820開(kāi)始工作前，必須先對(duì)其進(jìn)行初始化，只有當(dāng)DS1820發(fā)出應(yīng)答后，主機(jī)才可以發(fā)操作命令。
3.2 顯示、報(bào)警部分的程序流程
顯示、報(bào)警部分的程序流程圖如圖4所示。
4 試驗(yàn)與結(jié)論
本裝置實(shí)際運(yùn)行于一高壓開(kāi)關(guān)柜上，得到如下數(shù)據(jù)：
測(cè)量條件：
母線電壓：10kV
母線類(lèi)型：涂漆矩形硬鋁LMY(或硬銅TMY)；
單點(diǎn)溫度檢測(cè)，在線報(bào)告溫度值；
測(cè)溫范圍：－10℃～+150℃：
測(cè)溫精度：±1℃；
溫度大于70℃發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本裝置能對(duì)高壓母線溫度進(jìn)行在線檢測(cè)，當(dāng)母線溫度超過(guò)70℃時(shí)，它發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施，避免事故的發(fā)生。該裝置性能穩(wěn)定、造價(jià)低、操作方便，具有廣泛的推廣價(jià)值。