專利名稱：(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力行業(yè)以及其他應(yīng)用交流電氣設(shè)備的領(lǐng)域。特別涉及(超)高電壓輸變電系統(tǒng)和電氣設(shè)備運(yùn)行中帶電體以及導(dǎo)電體節(jié)點(diǎn)溫度檢測報警技術(shù)。
背景技術(shù)：
(超)高電壓帶電體以及導(dǎo)電體節(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測和報警，目前普遍采用的仍然是在可能的發(fā)熱部位粘貼不同溫度等級的試溫臘片法、非接觸式的紅外線檢測技術(shù)、紅外成像技術(shù)。正在普及中的有直接接觸式測量的光纖溫度測量技術(shù)以及接觸式測量、紅外線信號交換傳遞技術(shù)。
試溫臘片是一種傳統(tǒng)的人工監(jiān)測法，就是在預(yù)先要監(jiān)測的部位粘貼上變形溫度不同的臘片，臘片在檢測部位溫度達(dá)到其變形溫度時會及時產(chǎn)生形變，工作人員可以依照臘片變形程度判斷局部溫度高低，是否需要進(jìn)行停電維護(hù)。此方法的主要缺點(diǎn)是需要運(yùn)行人員進(jìn)行日常定期巡視并仔細(xì)觀察才可判斷，隱蔽部位不能夠監(jiān)測，沒有即時超溫報警功能。對無人值守以及少人值班變電站的變電設(shè)備，也無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳報警功能。
紅外檢測技術(shù)中普遍應(yīng)用的為手持式紅外檢測儀，工作人員在有效的距離范圍內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的直接對準(zhǔn)測量，同樣受到天氣(如低氣溫)以及人為因素的影響；對封閉式電氣設(shè)備內(nèi)部以及無法直接觀察到的部位無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)測。有人正在開發(fā)的紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳和報警系統(tǒng)，由于受到安全空間上限制不能得到推廣；在保證安全空間的情況下，存在測量精度的不足；測量由于是點(diǎn)對點(diǎn)的直線傳輸，應(yīng)用范圍受到一定的限制。
紅外熱成像技術(shù)普遍應(yīng)用于空曠的區(qū)域進(jìn)行發(fā)熱點(diǎn)的掃描監(jiān)測，由人工操作對帶電設(shè)備區(qū)域進(jìn)行觀察掃描，能夠有效發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)和過熱部位的故障。它的局限性在于特殊天氣(如雷、雨天)不能工作；同時，在室內(nèi)配電室的狹小空間以及對封閉電氣設(shè)備內(nèi)部的過熱監(jiān)測中作用得不到有效發(fā)揮；過熱故障點(diǎn)信息不能及時上傳。對操作者素質(zhì)要求高，勞動量大的問題尚無法克服。
目前已有一些公布的利用電子技術(shù)設(shè)備對高壓帶電設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測報警的專利技術(shù)，與本實(shí)用新型比較接近的主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容中國專利“中高電壓系統(tǒng)溫度在線監(jiān)測裝置”，公開號CN2225039，
公開日期1996.04.17。它是根據(jù)將溫度傳感器的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號再進(jìn)行空間發(fā)射傳送的原理進(jìn)行測溫，按多被測點(diǎn)的要求預(yù)編成單片機(jī)適用的控制主程序來實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)溫度的自動巡回實(shí)時監(jiān)測，顯示被測點(diǎn)與其溫度值，還可隨時顯示各點(diǎn)前16次溫度值，超溫報警并強(qiáng)制脫扣，使用范圍廣，受環(huán)境影響小，精度高，安裝調(diào)試簡單，成本低。該設(shè)計由于它的相對復(fù)雜性、無線電頻率對電氣設(shè)備繼電保護(hù)元件潛在的干擾等限制了它的發(fā)展。
中國專利“電力高壓帶電接點(diǎn)的溫度報警裝置”，公開號CN2228655，
公開日期1996.06.05。本實(shí)用新型穩(wěn)壓集成電路后依次連有編碼器、信號發(fā)射集成電路，溫控開關(guān)與編碼器的輸出控制端相連，控制編碼器向發(fā)射集成電路傳輸編碼信號，編碼器的輸出控制端還依次串接有模擬開關(guān)、單穩(wěn)集成電路、解碼器、信號接收電路。當(dāng)帶電接點(diǎn)溫度過高時，則信號發(fā)射集成電路可發(fā)射報警信號，本實(shí)用新型同時具有報警功能。該設(shè)計由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，尚未得到有效的推廣。
中國專利“高壓及超高壓開關(guān)觸頭溫度檢測裝置”，公開號CN2396386，
公開日期2000.09.13。它是由自供電裝置、數(shù)字測溫和紅外通訊單元組成。采用集成數(shù)字化測溫元件。本裝置與主控上位機(jī)之間為雙向紅外通訊，并采用特定的通訊協(xié)議。本裝置具有自供電、傳遞信號互不干擾和測量精度高等特點(diǎn)，能夠可靠地檢測高壓開關(guān)三相觸頭的實(shí)時溫度，及時、準(zhǔn)確發(fā)出報警信號。雙向紅外無線傳輸技術(shù)具有非接觸式的安全優(yōu)點(diǎn)和實(shí)時報警功能，他的局限性在于紅外線要求直線傳輸，傳輸距離受功率限制，隱蔽部位監(jiān)測困難使應(yīng)用受到限制。
中國專利“光纖溫度傳感器”，公開號CN2135776，
公開日期1993.06.09，是一種用于測量各種溫度的測量裝置。該裝置采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在兩根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。該裝置特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕，使用方便、靈敏度高、重復(fù)性好，抗干擾能力強(qiáng)、防爆。類似的光纖測溫類專利還有公開號CN1400453“分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)”，公開號CN2065756“雙波長光纖溫度傳感器”等，它們都有共同的優(yōu)點(diǎn)。但光纖測溫技術(shù)存在結(jié)構(gòu)性的缺陷如下①有線傳輸使得開關(guān)柜內(nèi)部因?yàn)樵黾拥倪B接光纜造成開關(guān)柜內(nèi)部的復(fù)雜化，在開關(guān)柜的使用中可能會因?yàn)楣饫|固定不當(dāng)誘發(fā)新的事故發(fā)生；②雖然光纜具有較好的絕緣性能，在表面沒有受到污染的情況下可以隔離高壓電，但在工程實(shí)踐中由于布置于開關(guān)柜內(nèi)部的光纜會受到灰塵等的污染，在區(qū)域性潮濕、腐蝕環(huán)境中可能會發(fā)生沿光纜表面的放電誘發(fā)新的電氣事故；③由于光纜采用塑料材料，會隨時間發(fā)生老化，絕緣性能不斷的下降，在光纜材料的絕緣不能滿足要求時會引起沿光纜的電氣絕緣事故，上述電氣事故亦有可能誘發(fā)人身事故；④不適合于戶外電氣設(shè)備的溫度檢測，應(yīng)用范圍受到明顯的限制；⑤光纖易受外力斷裂，恢復(fù)成本大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用范圍廣、性能安全可靠、精度高，能實(shí)現(xiàn)就地音頻報警和發(fā)光指示功能的(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置。
本實(shí)用新型的另一個目的在于提供一種既能實(shí)現(xiàn)就地音頻即時報警，又能同時實(shí)現(xiàn)報警信號上傳功能的(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是該(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置，其核心部分為測量報警單元，測量報警單元由傳感電源、節(jié)點(diǎn)溫度計、整形濾波穩(wěn)壓電路、蜂鳴器及信號指示電路四個功能部分組成，傳感電源供給測量報警單元連續(xù)可靠的交流電；節(jié)點(diǎn)溫度計通過導(dǎo)熱絕緣材料隔離后，緊貼在監(jiān)測點(diǎn)的表面，由絕緣導(dǎo)線串接在傳感電源和整形濾波穩(wěn)壓電路之間的電氣回路中，實(shí)現(xiàn)超溫報警的開關(guān)控制功能；整形濾波穩(wěn)壓電路的輸出端連接有蜂鳴器及信號指示電路。當(dāng)節(jié)點(diǎn)溫度計因?yàn)楸O(jiān)測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定報警溫度而閉合時，感應(yīng)電流經(jīng)過整形濾波穩(wěn)壓后，作用于蜂鳴器使其發(fā)出特定頻率的、人耳能夠聽到的音頻信號，實(shí)現(xiàn)就地音頻報警，發(fā)光二極管發(fā)光實(shí)現(xiàn)就地發(fā)光指示報警。
為實(shí)現(xiàn)超溫上傳報警、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方管理要求，本實(shí)用新型在上述測量報警單元的基礎(chǔ)上，還設(shè)有與其相對獨(dú)立、并與被監(jiān)測點(diǎn)保持有效的音頻信號接收距離的接收與上傳單元，接收與上傳單元安裝在電氣設(shè)備的不帶電部位，由音頻接收電路、前置放大電路、帶通濾波器、后置放大電路、聲波檢測器、延時濾波器、信號指示及其驅(qū)動電路、繼電器及其驅(qū)動電路共八個功能部分依次連接而構(gòu)成，該單元由外部提供穩(wěn)定的直流電源，構(gòu)成一個整體的電路集成。該接收與上傳單元的音頻接收電路，接收到測量報警單元發(fā)出的音頻信號后，把音頻信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過前置放大電路放大、與帶通濾波器特征頻率相同的電信號通過帶通濾波器后，再由后置放大電路進(jìn)行信號放大，經(jīng)由聲波檢測器和延時濾波器識別判斷，有效信號驅(qū)動信號指示及其驅(qū)動電路作出發(fā)光指示，并激發(fā)繼電器及其驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器動作，并將開關(guān)量信號通過屏蔽電纜傳遞到用戶SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上傳報警。
為防止帶電導(dǎo)體對測量報警單元的電暈放電，在帶電導(dǎo)體和傳感電源的繞組輸出線之間設(shè)一連接線，實(shí)現(xiàn)測量報警單元與帶電導(dǎo)體的等電位。
所述節(jié)點(diǎn)溫度計采用微型化的水銀開關(guān)或者雙金屬溫度開關(guān)。
所述傳感電源是應(yīng)用感應(yīng)原理制成的、具有在導(dǎo)電體運(yùn)行時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的互感器。
本實(shí)用新型提供的(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置，具有以下有益效果①測量報警單元中，采用節(jié)點(diǎn)溫度計作為(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫檢測元件，單獨(dú)布置在監(jiān)測點(diǎn)處，可提高監(jiān)測點(diǎn)部位安全水平，實(shí)現(xiàn)對無電流通過的帶電體表面溫度的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對任意位置、形狀和結(jié)構(gòu)的監(jiān)測點(diǎn)的測量報警。
②測量報警單元采用音頻報警的優(yōu)勢對運(yùn)行電氣設(shè)備沒有機(jī)械、電氣或其他干擾；測量報警單元和接收與上傳單元相對獨(dú)立布置，可單獨(dú)運(yùn)行，也可合并運(yùn)行，配制靈活；音頻信號傳播，適應(yīng)于室內(nèi)、室外布置，開放式、封閉式電氣設(shè)備，適應(yīng)現(xiàn)有的各種電壓等級、任何結(jié)構(gòu)形式(幾何形狀)的帶電體和空間位置，監(jiān)測點(diǎn)布置不受結(jié)構(gòu)因素、環(huán)境因素的影響；報警用蜂鳴器特定的穩(wěn)定音頻信號人耳聽到，實(shí)現(xiàn)就地即時報警，同時實(shí)現(xiàn)信號傳遞功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方管理；適應(yīng)于330千伏及以下電氣設(shè)備的溫度監(jiān)測報警。
③節(jié)點(diǎn)溫度計串接在傳感電源和整形濾波穩(wěn)壓電路之間的電氣回路中，只有在監(jiān)測點(diǎn)溫度達(dá)到報警溫度時，整形濾波穩(wěn)壓電路和蜂鳴器及信號指示電路工作。正常情況下幾乎沒有能量消耗，沒有連續(xù)數(shù)據(jù)上傳，節(jié)約信息系統(tǒng)資源。
④節(jié)點(diǎn)溫度計采用微型化的水銀開關(guān)或者雙金屬溫度開關(guān)，傳感電源導(dǎo)磁體和線圈的微型化處理，僅高于帶電體表面小于10mm，表面絕緣處理后，保持電氣設(shè)備原有的絕緣水平不會受到削弱；監(jiān)測點(diǎn)的報警溫度根據(jù)保護(hù)設(shè)備要求可在35-200攝氏度范圍內(nèi)任意選擇；溫度報警精度偏差正負(fù)1攝氏度；溫度監(jiān)測反應(yīng)靈敏，就地報警滯后時間小于10秒，遠(yuǎn)傳報警滯后時間小于70秒。
⑤接收與上傳單元中采用了帶通濾波器，使音頻信號的頻率識別滿足測量的要求，防止誤報和亂報；采用了聲波檢測器，有效檢測音頻信號是否存在，并實(shí)現(xiàn)模擬(交流)信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號；延時濾波器是在蜂鳴器發(fā)出音頻信號一定時間后發(fā)出工作信號，防止了外部嘈雜音頻信號對裝置的影響可能造成的誤報警。
⑥整形濾波穩(wěn)壓電路中，采用了三端穩(wěn)壓電路，使產(chǎn)品適應(yīng)電氣設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷范圍廣泛，在電氣負(fù)荷10％-150％內(nèi)安全可靠工作。
⑦測量報警單元采用了與帶電體的等電位處理。在被測設(shè)備出現(xiàn)瞬時接地故障時，測量報警單元不會因此故障；當(dāng)被測電氣設(shè)備因?yàn)槠渌虬l(fā)生電氣事故時，不會因?yàn)闇y量報警單元的存在而造成事故擴(kuò)大；該單元獲得良好的工作穩(wěn)定性；不會發(fā)生帶電體與測量報警單元之間的電氣放電，在任何電壓下工作安全可靠。
⑧利用已有的變電站信息系統(tǒng)或者局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信號傳輸，沒有信息系統(tǒng)重復(fù)投資。
⑨電路構(gòu)成簡單，設(shè)計合理，性能安全可靠，安裝調(diào)試簡單，成本低，便于推廣。


圖1為(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置原理框圖圖2為實(shí)施例中測量報警單元原理接線圖圖3為實(shí)施例中接收與上傳單元原理接線圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置的實(shí)施例，是由相互獨(dú)立的測量報警單元和接收與上傳單元兩個部分組成，SCADA系統(tǒng)是用戶的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。即測量報警單元中的傳感電源1是一個按照電磁感應(yīng)原理設(shè)計的感應(yīng)電源，它依靠運(yùn)行的單相導(dǎo)電體中的交流電產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，節(jié)點(diǎn)溫度計2是緊貼在監(jiān)測點(diǎn)的溫度開關(guān)，在監(jiān)測點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定值時，節(jié)點(diǎn)溫度計2導(dǎo)通，感應(yīng)電動勢在閉合回路中產(chǎn)生的交流電流，經(jīng)過整形濾波穩(wěn)壓電路3轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袆恿Φ闹绷麟?，?qū)動蜂鳴器及信號指示電路4中的發(fā)光二極管發(fā)光、特定頻率的蜂鳴器鳴響，實(shí)現(xiàn)就地音頻報警、發(fā)光指示和聲波傳遞功能。
蜂鳴器產(chǎn)生的音頻信號(聲波)在監(jiān)測點(diǎn)周圍的空間傳播，接收與上傳單元中音頻接收電路5的MIC(麥克風(fēng))在有效距離接收到音頻信號，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過前置放大電路6放大后，再由特征頻率與音頻信號頻率相同的帶通濾波器7進(jìn)行濾波，經(jīng)由后置放大電路8進(jìn)一步放大，送到聲波檢測器9，當(dāng)有音頻信號輸入聲波檢測器9時，輸出為低電位，否則為高電位，實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；延時濾波器10的延時時間由現(xiàn)場情況進(jìn)行設(shè)定，在聲波檢測器9輸出的低電位持續(xù)時間達(dá)到設(shè)定時間時，延時濾波器10輸出高電位，信號指示及其驅(qū)動電路11中發(fā)光二極管發(fā)光、同時向繼電器及其驅(qū)動電路12提供輸入信號；繼電器及其驅(qū)動電路12的繼電器線圈勵磁，繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，將報警信號通過屏蔽電纜送入SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上傳報警。
反之，當(dāng)蜂鳴器不工作，沒有音頻信號輸入時，繼電器線圈失磁，繼電器常開節(jié)點(diǎn)斷開，沒有報警信號上傳，SCADA系統(tǒng)處于空載等待狀態(tài)。
結(jié)合圖1、圖2，測量報警單元中，在單相帶電導(dǎo)體XX-kV有交流電流通過時，由圍繞導(dǎo)電體的閉合導(dǎo)磁體以及纏繞在導(dǎo)磁體上的N匝線圈構(gòu)成的傳感電源1(或A)，相當(dāng)于一個微型互感器，在線圈繞組中產(chǎn)生交流感應(yīng)電動勢向測量報警單元供電，供電電壓大小按照帶電導(dǎo)體運(yùn)行電流大小范圍、閉合導(dǎo)磁體的面積、線圈匝數(shù)以及蜂鳴器BL要求的工作電壓范圍設(shè)計。由導(dǎo)熱絕緣材料隔離、粘貼在監(jiān)測點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)溫度計2(或θ)由絕緣導(dǎo)線串接到由橋式全波整流器ZL、濾波電容C1、C2和調(diào)整電阻R1、三端穩(wěn)壓管CW7812組成的整形濾波穩(wěn)壓電路3中。整形濾波穩(wěn)壓電路3提供穩(wěn)定的直流電給由分流電阻R2、發(fā)光二極管LED和蜂鳴器BL組成的蜂鳴器及信號指示電路4。正常情況下，節(jié)點(diǎn)溫度計2(或θ)處于常開位，傳感電源1(或A)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢作用在節(jié)點(diǎn)溫度計2(或θ)的常開節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)際溫度達(dá)到節(jié)點(diǎn)溫度計2(或θ)設(shè)定的動作值(例如70、75、80攝氏度)時，節(jié)點(diǎn)溫度計2(或θ)導(dǎo)通，感應(yīng)電動勢在閉合電路中產(chǎn)生的交流電流經(jīng)過整形濾波穩(wěn)壓電路后，作用于蜂鳴器BL發(fā)出穩(wěn)定的、人耳可以明顯聽到的聲波頻率(例如2kHz、3kHz、4kHz等)，呼叫就地(附近)工作人員進(jìn)行檢查確認(rèn)，同時發(fā)光二極管LED發(fā)亮，幫助工作人員對超溫點(diǎn)做出進(jìn)一步精確判斷。在帶電導(dǎo)體XX-kV和傳感電源A的繞組輸出線之間有一個連接線，實(shí)現(xiàn)測量報警單元與帶電導(dǎo)體的等電位，防止帶電導(dǎo)體對測量報警單元的電暈放電。
結(jié)合圖1、圖3，接收與上傳單元由單一供電電源供電，安裝在電氣設(shè)備殼體表面并接地，與監(jiān)測點(diǎn)保持有效音頻信號接收距離，用屏蔽電纜與用戶SCADA系統(tǒng)相連接。在接收與上傳單元中，麥克風(fēng)BM、電阻R3、耦合電容C3組成音頻接收電路5；電阻R4、R5、R6、R7、R8和運(yùn)算放大器(以下簡稱“運(yùn)放”)N1及耦合電容C4組成前置放大電路6；電阻R9、R10和電容C5、C6、C7組成帶通濾波器7，其中電阻R9與電容C5組成低通濾波電路，電阻R10與電容C6組成高通濾波電路；電阻R11、R12、R13、R14、R15和運(yùn)放N2及耦合電容C8組成后置放大電路8；反向二極管D1、正向二極管D2、電容C9、電阻R16、R17、R18、三極管T1組成聲波檢測器9；電阻R19、R20、R21、三極管T2、電容C10、二極管D3組成延時濾波器10；電阻R22、R23、R24、三極管T3、發(fā)光二極管LED2組成信號指示及其驅(qū)動電路11；非門&1、&2及繼電器K組成繼電器及其驅(qū)動電路12。
當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)表面達(dá)到溫度報警的設(shè)定值，測量報警單元的蜂鳴器BL就會發(fā)出特定頻率的音頻信號并在空間傳播。與監(jiān)測點(diǎn)保持有效音頻接收距離，布置在電氣設(shè)備安全位置的接收與上傳單元，由麥克風(fēng)BM、電阻R3、耦合電容C3組成音頻接收電路5中的麥克風(fēng)BM就會接收到音頻信號，在其兩端產(chǎn)生交變的電位差，其頻率與蜂鳴器音頻信號的頻率相同，由此在電阻R3兩端產(chǎn)生頻率與蜂鳴器諧振頻率相同的音頻交流信號，經(jīng)過耦合電容C3送入前置放大電路6。前置放大電路6對音頻交流信號做常規(guī)的信號放大后，作為帶通濾波器7的輸入信號，其中耦合電容C4用來阻止直流信號的進(jìn)入，只允許音頻交流信號進(jìn)入帶通濾波器7。
帶通濾波器7中，由電阻R9與電容C5組成的低通濾波電路和由電阻R10與電容C6組成高通濾波電路的通帶有部分重合，其重合部分就組成了帶通濾波器7的通帶。經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇電阻R9、R10和電容C5、C6，通帶寬度的中心點(diǎn)，即特征頻率正好與蜂鳴器的諧振頻率相同，因此，只有對應(yīng)的測量報警單元中的蜂鳴器發(fā)出的特定的音頻信號才能通過帶通濾波器7，進(jìn)入后置放大電路8進(jìn)行音頻放大后送到聲波檢測器9中進(jìn)行識別，其中耦合電容C8用來阻止直流信號的進(jìn)入，只允許音頻交流信號進(jìn)入聲波檢測器9。
聲波檢測器9中，三極管T1基極輸入端由正向二極管D2、反向二極管D1、電容C9、分壓電阻R16、R17構(gòu)成；集電極輸出端連接分壓電阻R18，通過分接電阻R19輸出信號到延時濾波器10；發(fā)射極直接接地。聲波檢測器9的前端信號為帶通濾波器7輸出的音頻交流信號，當(dāng)帶通濾波器7沒有音頻交流信號輸出時，聲波檢測器9中的正向二極管D2不導(dǎo)通，電容C9處于低電位，經(jīng)過電阻R16、R17的分壓，使三極管T1的基極處于更低的電位(與電容C9的電位相比)，三極管T1處于截止?fàn)顟B(tài)，其集電極輸出為高電位，幾乎與電源電壓VCC相等。當(dāng)接收到音頻交流信號時，可分為兩種情況；當(dāng)為正半周期時，正向二極管D2導(dǎo)通，向電容C9充電，同時通過電阻R16、R17組成的分壓回路進(jìn)行放電，使三極管T1的基極處于較高電位；當(dāng)為負(fù)半周期時，二極管D2不導(dǎo)通，阻止從原充電回路上放電，使電容C9的電荷只能通過電阻R16、R17組成的分壓回路放電，使三極管T1的基極仍保持較高電位。適當(dāng)?shù)倪x擇電阻R16、R17、R18及電容C9，保證當(dāng)有音頻交流信號輸入聲波檢測器9時，三極管T1處于飽和狀態(tài)，其集電極輸出為低電位，幾乎接近為零。如果蜂鳴器BL發(fā)出的音頻信號過強(qiáng)，則三極管D1反向接通，保護(hù)后續(xù)電路正常工作。當(dāng)沒有音頻交流信號時，三極管D1截止，其集電極輸出與電源電壓VCC幾乎相等的高電位；當(dāng)有音頻交流信號時，三極管D1飽和，其集電極輸出幾乎為零的低電位。因此，可以這樣認(rèn)為聲波檢測器9的功能就是檢測音頻交流信號是否存在，存在則輸出為低電位，不存在則輸出為高電位，也就是說將模擬(交流)信號變成了數(shù)字信號。
延時濾波器10中，三極管T2的基極輸入為聲波檢測器9分接電阻R19輸出的電位信號，集電極由電阻R20、分接電阻R21、反向二極管D3和電容C10構(gòu)成，經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇電阻R19和R20，當(dāng)聲波檢測器9的三極管T1的集電極為低電位(有音頻交流信號，T1飽和)時，延時濾波器10的三極管T2截止，其集電極為幾乎接近于電源VCC的高電位，經(jīng)過延時時間為t秒，由電阻R21和電容C10組成的延時電路，對電容C10進(jìn)行充電，大約t秒時間后，三極管T2的電位與電容C10的電位相等，而該電位正是延時濾波器10的輸出；當(dāng)三極管T1的集電極為高電位(無音頻交流信號，T1截止)時，三極管T2飽和，其集電極為幾乎接近于零的低電位，電容C10的電荷通過二極管D3快速放電，使延時濾波器10的輸出(電容C10的電位)為低電位。因此，只有當(dāng)蜂鳴器所發(fā)出的音頻信號超過t秒時間后，延時濾波器10的輸出為高電位，有效去除外界瞬間音頻信號的干擾。
信號指示及其驅(qū)動電路11中，三極管T3的基極由電阻R22和分流電阻R23構(gòu)成，集電極是由電阻R24和發(fā)光二極管LED2組成的指示電路，并分接輸出到繼電器及其驅(qū)動電路12，發(fā)射極直接接地。在延時濾波器10輸出高電位至三極管T3的基極時，T3導(dǎo)通，集電極回路的發(fā)光二極管LED2發(fā)光，同時輸出低電位給由兩個非門&1、&2及繼電器線圈K串聯(lián)而成的繼電器及其驅(qū)動電路12。非門&1的輸入(T3的集電極)為低電平，它的輸出就為高電平，則非門&2的輸出為低電平，幾乎接近于零電位，此時接在非門&2輸出與電源VCC之間的繼電器線圈K勵磁，繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，將報警信號通過屏蔽電纜送入用戶SCADA系統(tǒng)。正常情況下，非門&1輸出為低電平，非門&2輸出為高電平，其電位接近電源VCC，繼電器線圈K失磁，繼電器常開節(jié)點(diǎn)斷開，不產(chǎn)生報警信號，SCADA系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。
當(dāng)運(yùn)行電氣設(shè)備某一監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生超溫故障時，測量報警單元的節(jié)點(diǎn)溫度計1閉合，就地測量報警單元的蜂鳴器發(fā)出特定音頻信號，發(fā)光二極管發(fā)光，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)就地聲光報警。音頻信號在空間傳播，布置在電氣設(shè)備的安全位置處的接收與上傳單元的音頻接收電路接收到該音頻信號后轉(zhuǎn)化為與蜂鳴器音頻信號頻率相同的電信號，經(jīng)過帶通濾波器7對頻率的選擇，聲波檢測器9對音頻信號的識別，在蜂鳴器發(fā)出音頻報警信號達(dá)到設(shè)定時間t秒后，延時濾波器10判斷有效信號存在，發(fā)出控制指令，信號指示及其驅(qū)動電路11的發(fā)光二極管發(fā)光、繼電器及其驅(qū)動電路12的繼電器線圈勵磁、繼電器常開節(jié)點(diǎn)閉合，將報警信號通過屏蔽電纜送入用戶SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳要求。
在相鄰的監(jiān)測區(qū)設(shè)置具有明顯頻率差別的蜂鳴器，相鄰監(jiān)測區(qū)的識別由不同頻率設(shè)定的蜂鳴器決定，經(jīng)過接收與上傳單元識別后進(jìn)行上傳報警，有效防止鄰近音頻信號的干擾。
權(quán)利要求1.一種(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置，其特征在于它的核心部分測量報警單元由傳感電源(1)、節(jié)點(diǎn)溫度計(2)、整形濾波穩(wěn)壓電路(3)、蜂鳴器及信號指示電路(4)四個功能部分組成，傳感電源(1)供給測量報警單元連續(xù)可靠的交流電；節(jié)點(diǎn)溫度計(2)通過導(dǎo)熱絕緣材料隔離后，緊貼在監(jiān)測點(diǎn)的表面，由絕緣導(dǎo)線串接在傳感電源(1)和整形濾波穩(wěn)壓電路(3)之間的電氣回路中，實(shí)現(xiàn)超溫報警的開關(guān)控制功能；整形濾波穩(wěn)壓電路(3)的輸出端連接有蜂鳴器及信號指示電路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超溫監(jiān)測報警裝置，其特征在于在上述測量報警單元的基礎(chǔ)上，增設(shè)與其相對獨(dú)立、并與被監(jiān)測點(diǎn)保持有效的音頻信號接收距離的接收與上傳單元，接收與上傳單元安裝在電氣設(shè)備的不帶電部位，由音頻接收電路(5)、前置放大電路(6)、帶通濾波器(7)、后置放大電路(8)、聲波檢測器(9)、延時濾波器(10)、信號指示及其驅(qū)動電路(11)、繼電器及其驅(qū)動電路(12)共八個功能部分依次連接而構(gòu)成，該接收與上傳單元由外部提供穩(wěn)定的直流電源，構(gòu)成一個整體的電路集成，其中音頻接收電路(5)接收到測量報警單元發(fā)出的音頻信號后，把音頻信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過前置放大電路(6)放大、與帶通濾波器(7)特征頻率相同的電信號通過帶通濾波器(7)后，再由后置放大電路(8)進(jìn)行信號放大，經(jīng)由聲波檢測器(9)和延時濾波器(10)識別判斷，有效信號驅(qū)動信號指示及其驅(qū)動電路(11)作出發(fā)光指示，并激發(fā)繼電器及其驅(qū)動電路(12)驅(qū)動繼電器動作，并將開關(guān)量信號通過屏蔽電纜傳遞到用戶SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上傳報警。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超溫監(jiān)測報警裝置，其特征在于在帶電導(dǎo)體和所述傳感電源(1)的繞組輸出線之間設(shè)有一條實(shí)現(xiàn)測量報警單元與帶電導(dǎo)體的等電位連接線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超溫監(jiān)測報警裝置，其特征在于上述節(jié)點(diǎn)溫度計(2)采用的是微型水銀開關(guān)或者雙金屬溫度開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超溫監(jiān)測報警裝置，其特征在于上述傳感電源(1)是應(yīng)用感應(yīng)原理制成的、具有在導(dǎo)電體運(yùn)行時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的互感器。
專利摘要一種(超)高電壓帶電體運(yùn)行超溫監(jiān)測報警裝置，其核心部分測量報警單元由傳感電源、節(jié)點(diǎn)溫度計、整形濾波穩(wěn)壓電路、蜂鳴器及信號指示電路四個功能部分組成，傳感電源供給測量報警單元連續(xù)可靠的交流電；節(jié)點(diǎn)溫度計通過導(dǎo)熱絕緣材料隔離后，緊貼在監(jiān)測點(diǎn)的表面，由絕緣導(dǎo)線串接在傳感電源和整形濾波穩(wěn)壓電路之間的電氣回路中，實(shí)現(xiàn)超溫報警的開關(guān)控制功能；整形濾波穩(wěn)壓電路的輸出端連接有蜂鳴器及信號指示電路。還設(shè)有與測量報警單元相對獨(dú)立、并與被監(jiān)測點(diǎn)保持有效音頻信號接收距離的接收與上傳單元。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用范圍廣、性能安全可靠、精度高，測量報警單元獨(dú)立運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)就地音頻報警和發(fā)光指示功能，與接收與上傳單元合并運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)超溫上傳報警、遠(yuǎn)方管理功能。
文檔編號G01K7/02GK2692645SQ200420004850
公開日2005年4月13日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者蔣平鎖, 龔文革, 劉濤, 張翰森 申請人:蔣平鎖