高压开关柜触点温度在线监测系统的研究

摘要

近年来普遍使用的小车开关柜的开关触点经常因接触不良，接触电阻增大，而出现触点温升过高，甚至烧毁，造成停电的现象，这种情况在大电流开关柜中更为突出。因此，对开关柜的触点温度在线监测具有十分重要的工程意义。由于高压绝缘和强电磁干扰等问题，普通的测温方法无法应用于此领域。本课题设计了一个光/电混合式测温系统，利用光纤的传输特性实现高压隔离传输，同时还对探头电路进行了低功耗设计，可以利用锂电池对其进行长期供电，从而解决在高压环境下不能从外部埋入电线进行供电的难题。
　　 本文首先对基本光电器件的特性进行了分析，合理选择了光纤、光源和光电探测器及其之间的耦合方式，设计了一个有效的光纤传输系统。
　　 在温度信号采集端，系统根据实际要求选用了无源的热敏电阻作为传感器，对整个测温探头电路全部采用CMOS微功耗集成芯片进行了低功耗设计，其中包括温度-脉冲频率调制电路的设计、脉冲宽度调制电路的设计和光源驱动电路的设计，最后还对整个探头电路的功耗进行了核算；在温度监测仪表端，设计了光电二极管前置放大电路，把光纤传输的光信号转换为同频率的电压信号，然后经过滤波整形处理，通过六通道测温切换电路送入单片机进行计数，最后实现通道转换、温度液晶显示、超温报警等功能；在软件方面，系统编制了数据采集、液晶显示、报警温度上限设置和数据线性化处理等子程序，满足了系统温度采集的各种功能的需要。
　　 本文还研究了在高电压、强电磁场的环境下如何保证系统的可靠性，提出了有效的绝缘和抗干扰措施。
　　 本课题在实验室现有的条件下，对整个温度采集和光纤传输系统的实现进行了测试，并采用恒温箱设置的温度对系统测量的温度进行了校验，结果表明：本课题所研制的高压开关柜触点温度在线监测系统温升越限报警准确，通道转换及温度显示反应速度较快，测温误差在±1℃以内。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

第2章 光纤、光源，光电探测器的特性分析及其耦合

第3章 微功耗测温探头电路的设计

第4章 温度监测仪表端的设计

第5章 系统的可靠性设计

第6章 实验结果校验及误差分析

第7章 结论和展望

致 谢

参考文献

附 录

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