一種電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，特指帶有母線過(guò)熱及元件故障在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)功能的大功率電力系統(tǒng)裝置。尤其適應(yīng)于高壓、大電流輸配電及電力電子功率變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在一股的大功率電力系統(tǒng)設(shè)備中，高壓載流母線等重要設(shè)備在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)冷卻系統(tǒng)故障、接觸部位表面氧化腐蝕、緊固螺絲松動(dòng)、負(fù)荷過(guò)大、相間短路等問(wèn)題，導(dǎo)致接觸電阻增大，而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，其負(fù)荷也越來(lái)越大，這些都容易引起母線的溫升過(guò)高，如果得不到及時(shí)解決將使絕緣部件性能降低，甚至導(dǎo)致?lián)舸?，造成惡性事故，從而造成重大?jīng)濟(jì)損失。由于現(xiàn)有母線過(guò)熱故障測(cè)試手段多采用間接方法，如強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)中測(cè)量風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)壓及風(fēng)速、液體冷卻系統(tǒng)中檢測(cè)冷卻液的溫度及流量等，使得很多熱故障不能在溫度超限前被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，特別在開(kāi)關(guān)柜和封閉母線內(nèi)，溫度超限點(diǎn)的問(wèn)題更不易發(fā)現(xiàn)，再加上大功率電氣設(shè)備一股都處于高電壓、大電流和強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中，這給母線實(shí)時(shí)檢測(cè)以及及時(shí)反應(yīng)帶來(lái)很大困難。此外元件故障對(duì)整個(gè)裝置的危害可能是致命的。近年來(lái)，在電廠和變電站已經(jīng)發(fā)生多起母線過(guò)熱事件，造成火災(zāi)和大面積停電事故，解決母線開(kāi)關(guān)過(guò)熱是杜絕此類(lèi)事故發(fā)生的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)是保證高壓設(shè)備安全運(yùn)行的重要手段。若能對(duì)電力系統(tǒng)高壓母線的溫度及元件的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將會(huì)極大地提高電力系統(tǒng)裝置運(yùn)行的可靠性、安全性。工程上需要對(duì)某些重要的帶電母線的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控，如電力系統(tǒng)裝置中的元件母線，即電力電子器件的散熱器，一旦元件母線溫度過(guò)高就意味著電力電子器件的結(jié)溫超過(guò)其額定，若不及時(shí)保護(hù)將導(dǎo)致電力電子器件的熱擊穿，尤其在多個(gè)電力電子器件共用(多元件串聯(lián)或并聯(lián))一條元件母線情況下，元件母線過(guò)溫意味著這一母線上所有元件的存在熱擊穿危險(xiǎn)，導(dǎo)致事故的擴(kuò)大。
[0003]中國(guó)專利公告號(hào):97232241，“一種配電母線超溫警示器”通過(guò)與電源電路串接的溫度檢測(cè)電路來(lái)檢測(cè)母線溫度變化，當(dāng)母線溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路開(kāi)通報(bào)警裝置，但它缺少對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)裝置的有效的保護(hù)環(huán)節(jié)。近20年來(lái)，非接觸紅外測(cè)溫技術(shù)在設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)方面迅速發(fā)展。該技術(shù)利用光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外輻射能量聚焦在光電探測(cè)器上，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。但該方法測(cè)得的不是物體表面溫度的真實(shí)值，要獲取真實(shí)值，則必須知道物體的發(fā)射率，而發(fā)射率(黑度系數(shù))不易在線測(cè)量，且易隨表面狀態(tài)改變而改變。該技術(shù)不穩(wěn)定，除受到發(fā)射率的影響外，還受到其他諸多因素如環(huán)境溫度，灰塵，煙霧，蒸汽，噪聲，電磁場(chǎng)，震動(dòng)等影響，因而可靠性較差。為解決上述因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，紅外測(cè)溫儀在結(jié)構(gòu)上更加精細(xì)、復(fù)雜，這樣安裝調(diào)試難度以及成本都將大大增加。本項(xiàng)目?jī)H僅通過(guò)溫度繼電器便能獲得準(zhǔn)確及時(shí)的母線溫度信息，且成本低、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，因而實(shí)用可行?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題的不足，本實(shí)用新型根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際情況及需要，研宄的電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)觸點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、高溫報(bào)警，能及時(shí)監(jiān)測(cè)各高壓電柜的工作運(yùn)行情況，提高電力設(shè)備的運(yùn)行安全性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，包括電源模塊、隔離巡檢模塊、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊，所述隔離巡檢模塊連接驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊；
[0007]所述電源模塊用于為隔離巡檢模塊、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊提供15V直流電壓；
[0008]所述隔離和巡檢模塊一方面用于對(duì)信號(hào)的隔離，另一方面為信號(hào)隔離變壓器提供一定頻率的互補(bǔ)巡檢信號(hào)，由帶中心抽頭的信號(hào)隔離變壓器T1、T2，多諧振蕩器和達(dá)林頓管組成；所述多諧振蕩器連接達(dá)林頓管，所述達(dá)林頓管連接信號(hào)隔離變壓器Tl、Τ2 ;所述驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊用于監(jiān)測(cè)信號(hào)隔離變壓器中心抽頭上的電壓變化，并保護(hù)電力系統(tǒng)的母線及其元件；由電壓比較器、開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、電磁繼電器D11、電阻和電容組成，電壓比較器的一端通過(guò)電阻連接到NPN型開(kāi)關(guān)管Q3的基極，開(kāi)關(guān)管Q3的發(fā)射極通過(guò)LED3、LED4連接到電磁繼電器DlI的輸入端，電壓比較器的兩路輸出分別與開(kāi)關(guān)管Ql和Q2連接，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ql和Q2的集電極均與電磁繼電器Dl I連接。
[0009]進(jìn)一步，所述隔離和巡檢模塊通過(guò)一路脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)信號(hào)隔離變壓器Tl、T2的脈沖輸入。
[0010]進(jìn)一步，所述隔離和巡檢模塊還包括兩個(gè)穩(wěn)壓管D2和D3，穩(wěn)壓管D2和D3的陽(yáng)極接地，陰極分別與達(dá)林頓管相連。
[0011]進(jìn)一步，所述達(dá)林頓管選用ULN2003。
[0012]進(jìn)一步，所述多諧振蕩器選用集成電路NE556。
[0013]進(jìn)一步，所述電壓比較器選用LM339。
[0014]本實(shí)用新型具有的有益效果為:本實(shí)用新型根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際情況及需要，研宄的電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障的在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)觸點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、高溫報(bào)警，能及時(shí)監(jiān)測(cè)各高壓電柜的工作運(yùn)行情況，提高電力設(shè)備的運(yùn)行安全性。本實(shí)用新型提出了一種電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，在不影響電力系統(tǒng)裝置正常工作的前提下，只需將信號(hào)隔離變壓器次級(jí)線圈的P2、P3端子緊貼于被測(cè)母線表面的溫度繼電器上以及驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路的5端連接與微動(dòng)開(kāi)關(guān)串聯(lián)的電阻，便可以對(duì)大功率電力系統(tǒng)裝置的母線及其工作元件進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為整體電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2電源模塊的邏輯電路圖。
[0017]圖3隔離和巡檢模塊的邏輯電路圖。
[0018]圖4驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊的邏輯電路圖。
[0019]圖5為本實(shí)用新型的整體原理邏輯電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]接下來(lái)結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖1-5所示，本實(shí)用新型包括三個(gè)部分，電源模塊、隔離和巡檢模塊、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊，所述電源模塊為隔離和巡檢模塊、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊供電，所述隔離和巡檢模塊連接驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊；所述電源模塊由二極管橋式整流電路、反激變換器、光電耦合器、穩(wěn)壓芯片、三端離線PWM開(kāi)關(guān)及相關(guān)的電容、電阻構(gòu)成。輸出15V直流電壓；隔離和巡檢模塊由帶中心抽頭的信號(hào)隔離變壓器、穩(wěn)壓管、集成電路(NE556)和ULN2003達(dá)林頓管組成。實(shí)現(xiàn)通過(guò)一路脈沖對(duì)兩個(gè)信號(hào)隔離變壓器的脈沖輸入。通過(guò)兩個(gè)穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路脈沖的穩(wěn)壓；驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊由電壓比較器LM339、開(kāi)關(guān)管、電磁繼電器和相關(guān)的電容、電阻組成，用于檢測(cè)信號(hào)隔離變壓器中心抽頭上的電壓變化以控制電磁繼電器的跳閘，保護(hù)電力系統(tǒng)的母線及其元件。通過(guò)一個(gè)電磁繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路母線的過(guò)熱檢測(cè)和保護(hù)。隔離和巡檢模塊中的信號(hào)隔離變壓器的中心抽頭的輸出端與驅(qū)動(dòng)和保護(hù)模塊的輸入端相連。
[0022]本實(shí)用新型提出了一種電力系統(tǒng)母線過(guò)熱及元件故障在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，在不影響電力系統(tǒng)裝置正常工作的前提下，只需將信號(hào)隔離變壓器次級(jí)線圈的P2、P3端子緊貼于被測(cè)母線表面的溫度繼電器上以及驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路的5端連接與微動(dòng)開(kāi)關(guān)串聯(lián)的電阻，便