[实用新型]一种接触式高压电气温度检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及温度信号的采集处理，尤其是涉及一种接触式高压电气温度检测系统。

背景技术

现代工业中，工业设备运行异常或故障通常表现出温度的异常变化，例如发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电器设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的动静触点结合处和母线排连接处等部位因氧化、松动等因素造成接触电阻过大而发热，形成一个恶性循环，而这些发热部位就成为了故障事故发生的隐患，一旦发生电器设备安全问题，将造成巨大的经济损失。而在其他重要的领域，温度检测对设备乃至整个系统都起着至关重要的作用。

目前高压电气设备主要采用光纤测温系统。其具有精度高、体积小等特点，适用于各个领域。高压电气光纤测温的基本原理是：宽带光源发出一束宽带激光，通过耦合器调制并经光分路器分束后射入各个光纤光栅传感器中；每一支光纤光栅传感器会反射一个与自身温度相对应的窄带光脉冲；波长调节模块把每支光纤光栅传感器反射回的光脉冲信号转换成波长信号，送入信号处理器进行计算；信号处理器把每个波长信号与初始参数进行对比计算，从而得出每支传感器所处位置的实际温度。

虽然光纤测温系统可适用于各种不同的场合，但由于其核心器件（包括光纤光栅探头、宽带光源和光谱探测传感器）成本太高，造价在3万元人民币以上，并没有被广泛使用。这也就造成一些电气设备因无法进行温度检测或测温不准确而存在巨大的安全隐患，所以生产和推广低成本测温设备迫在眉睫。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种接触式高压电气温度检测系统。

本实用新型设有测温模块、信号处理模块和能源光源模块；

所述测温模块设有温度传感器、波形发生器、电-光转换输入口和太阳能板；所述信号处理模块设有光-电转换输出口、运算放大器、电压比较器、单片机、液晶显示屏，所述能源光源模块设有抛物面镜、金卤灯、220V电源；所述温度传感器的输出端接波形发生器的输入端，波形发生器的输出端与电-光转换输入口连接，太阳能板的输出端接波形发生器，电-光转换输入口的输出端通过光纤束接光-电转换输出口，光-电转换输出口的输出端接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端接电压比较器的输入端，电压比较器的输出端与单片机的输入端口连接，单片机的输出端口与液晶显示屏的输入端连接，220V电源的输出端接金卤灯，金卤灯经过抛物面镜形成的光纤束照射太阳能板。

本实用新型改变测温方法，利用测温模块、信号处理模块和能源光源模块的结合来实现温度检测。在测温模块中，采用芯片ICL8038，温度的变化引起热敏电阻阻值的变化，进而影响输出正弦波的频率，该模块中将温度信号转化成电信号。温度的测量采用接触式测温法，接触式测温法具有直观可靠、测量范围广、测量精度高、构造简单、使用方便等优点。因处于高电压环境下，对本实用新型供电亦是一个难题。

本实用新型利用光纤束导入外部光源的光能，通过光电能量转换器件把光能转化为电能，实现供电，有效实现光电隔离和电磁干扰屏蔽。在高电压环境中，电信号易受到干扰，故在模块之间传递信号时，采用光纤传输，实现了光电隔离，能有效去除电磁干扰，有效准确地将测温模块中检测到的温度变化传递到信号处理模块。信号处理模块，接收光纤通讯模块传输的光信号，将其转换成电信号，在进行电平转换，将模拟信号转换成单片机能处理的数字信号，即某一频率的方波信号。单片机89C52接收和处理此方波信号并检测出其频率。通过算法设计和计算机语言编程，将得到的频率值在先验的“频率—温度”数据库里查找，检测出当前频率对应的温度。将得到的温度通过液晶显示模块显示出来，以实现高压电气实时温度检测和现场监控。虽然测温模块和其他模块之间是光信号耦合，但是测温模块内部还是电信号。由于其靠近高电压大电流节点，其电磁屏蔽设计尤为重要。防止电磁干扰的主要途径包括：选择高等级的元器件，设计和制作高性能的屏蔽外壳，使用专门的防护芯片和电路。

为了更好地推广测温设备，提高生产安全性，本实用新型将大大降低高压电气设备的测温成本，且检测精度和光纤测温相当。

本实用新型用温度传感器改变精密波形发生器的频率，产生频率变化的正弦波，通过光纤传输到信号处理模块。信号处理模块上，用运算放大器放大波形，经过电压比较器，正弦波转换成方波，利用单片机计数，换算成相应的频率，和频率-温度曲线对比，读出温度值，在显示屏上显示出温度。采用上述结构和方法，本实用新型具有以下优点：

1.采用常规测温传感器，使产品成本较低，便于产品化及推广应用；

2.采用高精度波形发生器及光纤传输，测量结果准确；