CN104298276A - 电气设备机构内部温度监控装置 - Google Patents

Abstract

一种电气设备机构内部温度监控调节装置；包括电加热器、温度探头；还包括温度监控调节仪，温度监控调节仪包括温度检测输入模块、隔离输入模块、隔离输出模块、数字量输入输出模块、微处理器、超宽温液晶显示器、输入键盘；温度探头与温度检测输入模块连接，隔离输入模块、隔离输出模块与数字量输入输出模块连接，温度检测输入模块、数字量输入输出模块、超宽温液晶显示器、输入键盘均与微处理器连接，隔离输出模块与电加热器连接；微处理器通过网络接口连接至变电站监控系统。本发明是电力系统向智能化、无人值班发展的形势下的必要技术手段，能够协助运维人员及时监视温度，及时维护异常设备，保障电网安全稳定运行。

Description

电气设备机构内部温度监控装置

技术领域

本发明涉及一种监测装置，具体地说是一种电气设备机构内部温度监控调节装置。 

背景技术

目前大中型电气设备运行中的主要工况逐步实现智能化采集和监控，但设备辅助机构的因结构相对简单、无电气运行参数及测控手段缺乏等原因，如温湿度等外部条件未引起足够的重视。电网中应用的断路器机构箱、箱式变电站等电气设备因其内部结构复杂，各电子元件对工作温度环境要求较高，一般最低工作温度为－10℃。然而在我国西部大部属高寒地区，冬季低温期长，昼夜温差较大，-20℃气温常见，最低温度达－40℃以下且极端天气较频繁。机构辅助加热装置工作时间长、故障率高。近年来频繁发生因低温造成的电气设备事故屡见不鲜，如油气路故障，仪器仪表失灵，出现假油位、假密度等，甚至发生管路冻裂油气泄漏事故，严重影响电气设备的正常运行和电网安全。

目前为保证电气设备运行温度条件，一般装设辅助加热设备，在温度控制下自动投退，但无法远程监测内部工作温度；辅助加热设备由电加热器、温度控制器等组成，长期运行中易发生故障，运维工作量大，受运行环境温度条件限制，工作状态检测困难。据统计，西部各省电气辅助加热设备年平均故障率3%～10%，集中发生在每年11月至次年3月。辅助加热设备一般设计在电气设备机构箱的底部或角落，在外部温度较低情况下，由于内部结构等原因，空气循环性较差，不能保证设备内部温度平衡，也就是辅助加热设备不能保证提高每个角落设备的工作温度。近年来电网发展迅速，国网公司实施调控一体化，变电站全部实现了远程监控和无人值班，电气设备内部工作温度的监测监控更加成为保证设备运行的重要条件。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气设备机构内部温度监控调节装置；该装置能够采集电气设备机构箱体内部的温度信息，并将温度信息实时上传于运行中的变电站监控系统，针对电气设备内部各元件最低工作温度条件及时启动加热器，当设备工作温度最低点低于设定值时，向监控系统发出主动报警，使监控人员掌握设备工作温度和辅助加热设备工作状态，及时检修辅助加热设备。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种电气设备机构内部温度监控调节装置；包括电加热器、温度探头；其特征在于：还包括温度监控调节仪，温度监控调节仪包括温度检测输入模块、隔离输入模块、隔离输出模块、数字量输入输出模块、微处理器、超宽温液晶显示器、输入键盘；温度探头与温度检测输入模块连接，隔离输入模块、隔离输出模块与数字量输入输出模块连接，温度检测输入模块、数字量输入输出模块、超宽温液晶显示器、输入键盘均与微处理器连接，隔离输出模块与电加热器连接；微处理器通过网络接口连接至变电站监控系统。

本发明对监测设备内部全方位温度监测，自动控制加热和风循环装置，利用网络通讯将监测结果主动上传和报警至监控中心。

本发明电加热器采用风机风扇加热器；温度探头至少是两个、采用热电偶温度探头，按设备监测需要，分别安装在电气设备内部多个不同监测点，利用多个热电偶温度探头对电气设备机构内部电子元件的工作温度条件实时监测，将监测数据上传变电站监控系统。当最低点设备温度低于设定值（低于－10℃启动风循环设备和1000W风机风扇加热器、继续下降低于-12℃、低于－15℃时分别发出三级黄色、二级橙色、一级红色）向变电站监控系统发出主动报警，使监控人员掌握设备工作温度和辅助加热设备工作状态，及时通知运维人员检修辅助加热设备。风机风扇加热器具备风循环和补充加热功能，能使电气设备内部空气流通，使设备内部各角落温度平衡，确保各元件的工作温度条件，温度达到额定值风机风扇加热器停止工作，报警解除。

本发明工作原理大致是：微处理器定时读取温度检测输入模块温度值，通过数字量输入模块输入加热、均温、通风等控温装置的运行状态信号，以及手动操控开关状态；采集到的温度数据经过数据校准后，与状态信息一同送往超宽温液晶显示器显示，并附加时间标记后，按顺序存储在微处理器的循环存储器中，以备查询统计、调试检查时使用；同时，按约定数据格式协议通过网络接口发送至监控系统，使监控中心人员能及时掌握电气设备运行情况；微处理器根据手动操控开关（由软件设置完成）状态，选择手动模式或正常模式。手动模式运行时，微处理器只完成数据监测、显示、存储和上传；正常模式运行时，微处理器继续处理温度数据和状态信息，提取最高温度、最低温度、最大温差、平均温度，计算每个监测点的温度变化率（每分钟温度变化值的绝对值）；当最高温度≥启动通风温度设置时，启动通风装置；当最高温度≥高温报警温度设置时，启动通风装置，并同时输出高温报警信号；当最高温度＜高温报警温度设置时，解除高温报警信号；当最高温度＜关闭通风温度设置时，延时关闭通风装置；当最低温度≤启动加热温度设置时，启动加热装置；当最低温度≤低温报警温度设置时，启动加热装置，并同时输出低温报警信号；当最低温度＞低温报警温度设置时，解除低温报警信号；当最低温度＞关闭加热温度设置时，延时关闭加热装置；当最大温差≥启动均温温度设置时，启动均温装置；当最大温差≥温差报警温度设置时，启动均温装置，并同时输出温差报警信号；当最大温差＜温差报警温度设置时，解除温差报警信号；当最大温差＜关闭均温温度设置时，延时关闭均温装置；当最大温度变化率≥变温报警设置时，输出变温报警信号；否则，解除变温报警。通过长时监测平均温度变化，可以确定设备运行环境温度，根据温度高低自动调整控温装置延时关闭时间，避免频繁启停。温控驱动及报警输出均通过数字量输出模块经隔离送出。各个温度设置值可以通过键盘操作查验、修改。通过以上工作步骤循环，完成设备运行多点温度监控，并通过网络实现信息远传。

本发明的发明人为高压电网工作人员，常年在高压变电一线工作。近年来电气设备由于低温问题造成的事故频发，问题主要集中在SF6断路器机构，目前操作动力主要压缩空气或液压油储存能量，提供断路器操作动力。这些操动机构结构都较复杂，对工作温度条件要求高，不得低于-10℃，低温下极易造成密度计失灵、内部密封件渗漏、液气压动力不足或管路凝结造成不畅等故障。

本发明自动采集电气设备机构箱体内部的温度信息，并实时上传于运行中的变电站监控系统，针对电气设备内部各元件最低工作温度条件及时启动电加热器，向运行维护人员及时报警使其掌握设备温度信息；当设备工作温度最低点低于设定值时，向监控系统发出主动报警，使监控人员掌握设备工作温度和辅助加热设备工作状态，及时通知运维人员检修辅助加热设备。本发明是电力系统向智能化、无人值班发展的形势下的必要技术手段，能够协助运维人员及时监视温度，及时维护异常设备，保障电网安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明的电器部分结构示意图。

图中：1—温度监控调节仪，2—温度探头,3—电加热器，4—温度检测输入模块,5—微处理器，6—超宽温液晶显示器,7—输入键盘，8—网络接口，9—隔离输入模块，10—隔离输出模块、11—数字量输入输出模块，12—电加热器接口，13—工作电源开关，14—温度探头接口，15—壳体。

具体实施方式

如图1与图2所示：一种电气设备机构内部温度监控调节装置；包括电加热器3、温度探头2；还包括温度监控调节仪1，温度监控调节仪1包括温度检测输入模块4、隔离输入模块9、隔离输出模块10、数字量输入输出模块11、微处理器5、超宽温液晶显示器6、输入键盘7；温度探头2与温度检测输入模块4连接，隔离输入模块9、隔离输出模块10与数字量输入输出模块11连接，温度检测输入模块4、数字量输入输出模块11、超宽温液晶显示器6、输入键盘7均与微处理器5连接，隔离输出模块10与电加热器3连接；微处理器5通过网络接口8连接至变电站监控系统。

温度监控调节仪1还包括壳体15，超宽温液晶显示器6、输入键盘7、网络接口8设在壳体15，壳体15还设有电加热器接口12、温度探头接口14与工作电源开关13；温度监控调节仪由外部提供220V交流工作电源。

电加热器3采用风机风扇加热器，是直接外购成品，斯普威尔HGM050-1200W 风机风扇加热器，交流220V工作电源，空气流动45m2/h，具有PTC恒温发热、无明火、热转换率高、工作稳定性好、寿命长等优点，自带超温度保护功能，运行安全可靠，卡固导轨安装方便；风机风扇加热器设有的PTC风扇加热模块，有强迫内部空气循环装置增强辅助加热设备效果，确保角落设备得到温度补充。

温度探头2至少是两个，温度探头接口14为多个，本实施例图1所示温度探头2是两个，温度探头接口14是四个；温度探头2采用热电偶温度探头，按电气设备监测需要，分别安装在电气设备内部多个不同监测点，多路检测各重要部位温度，可靠的有线连接，对内部设备的温度数据进行精确测量采集。

温度检测输入模块4选用LM95701数字型温度测量芯片，工作温度范围 -40～+150℃，用于获取多个测量点的温度信息传输到微处理器。

隔离输入模块9为8路，光电隔离；用于检测外部设备状态，以及手动应急操作时强制启动/停止加温、均温、通风等控温设备开关等。

隔离输出模块10为8路，光继电器隔离；用于驱动加热、均温、通风等温控设备运行、输出运行状态以及报警信号指示等。

微处理器5为32位单片系统，完成温度及状态检测输入；根据控制要求进行处理，控制控温设备运行，并确认运行状态；测量数据及运行状态记录、显示，按要求通过RJ45网络接口发送监控中心。

超宽温液晶显示器6选用HGS256641，工作温度-30～+60℃，可显示256*64点阵，用于显示各点的检测温度、温度变化趋势、设置温度警戒值、设备运行等当前工作状态。

输入键盘7内部程序人机对话设置键盘，用于现场调试、查看测量数据、设置运行模式，设置报警和控制参数等。

网络接口8选用RJ45接口，10M/100M，RS232；用于接入变电站监控系统数据网络，实现温度数据和报警数据的上传，通过符合IEC61850信息接入规范的以太网络接口。

电加热器接口12，控制外部加热和空气循环设备的启动和停止，根据设定温度对加热设备的自动启动和停止控制，实现设备内部空气的对流和加热补偿。 

Claims (4)

1.一种电气设备机构内部温度监控调节装置，包括电加热器、温度探头；其特征在于：还包括温度监控调节仪（1），温度监控调节仪（1）包括温度检测输入模块（4）、隔离输入模块（9）、隔离输出模块（10）、数字量输入输出模块（11）、微处理器（5）、超宽温液晶显示器（6）与输入键盘（7）；温度探头（2）与温度检测输入模块（4）连接，隔离输入模块（9）、隔离输出模块（10）与数字量输入输出模块（11）连接，温度检测输入模块（4）、数字量输入输出模块（11）、超宽温液晶显示器（6）、输入键盘（7）均与微处理器（5）连接，隔离输出模块（10）与电加热器（3）连接；微处理器（5）通过网络接口（8）连接至变电站监控系统。

2.如权利要求1所述的一种电气设备机构内部温度监控调节装置，其特征在于：温度监控调节仪（1）还包括壳体（15），超宽温液晶显示器（6）、输入键盘（7）、网络接口（8）设在壳体（15），壳体（15）还设有电加热器接口（12）、温度探头接口（14）与工作电源开关（13）。

3.如权利要求1或2所述的一种电气设备机构内部温度监控调节装置，其特征在于：温度探头（2）至少是两个。

4.如权利要求3所述的一种电气设备机构内部温度监控调节装置，其特征在于：电加热器（3）是风机风扇加热器。