[發明專利]一種窯爐用配電隔離開關在線監測系統

在審

• 申請號: 201710142886.7
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106932715A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 張建國;黃顯模
• 申請（專利權）人: 北京興達奇熱工控制設備有限公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;G01J5/00;G01J5/12;G01H11/02
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所11399
• 代理人: 朱健,陳國軍

技術領域

本發明涉及工業窯爐高壓供電技術領域，具體涉及一種窯爐用配電隔離開關在線監測系統。

背景技術

高產高效綜合機械化和自動化窯爐燃燒生產對窯爐供電的連續性、可靠性和安全性提出了更高的要求，特別是向窯爐主通風機供電的高壓供電線路，其供電連續性直接影響窯爐的安全生產。窯爐燃燒生產所用高壓配電裝置內的隔離開關，是高壓供電系統的重要組成部分，起到隔開或接通高壓線路的作用，其運行狀態關系到終端負荷供電的穩定性。窯爐燃燒生產用高壓配電隔離開關常因機構銹蝕、觸頭磨損或氧化、操作拉弧、過負荷等因素導致觸頭接觸電阻增加、溫度升高，最終超過觸頭極限溫度造成電氣設備的損壞或引發火災等重大事故。因此，研究和開發窯爐燃燒生產用高壓配電裝置運行狀態實時在線監測系統對保障窯爐供電安全具有重要的現實意義和實用價值。

窯爐燃燒生產用高壓配電隔離開關的可靠性與其觸頭接觸電阻、通過電流密切相關。長期以來，高壓隔離開關狀態的判斷都是通過定期停電檢修實現的。由于隔離開關觸指壓力與接觸電阻相關，四川電力試驗研究院的研究人員提出公開號為CN101231199A的“戶外高壓隔離開關觸指壓力測試儀”，該發明專利利用柔性薄膜壓力傳感器和動觸頭模擬調節器，通過模擬高壓隔離開關的靜觸指寬度和動觸頭插入位置間接測量觸指壓力，但是該測試儀需要工作人員現場手工操作，且只能在斷電時進行測量，不能反映運行中不確定因素對觸指壓力的影響。目前有關電氣設備接觸電阻測量也均是離線進行，專利公開號為CN101793933A的“電連接器接觸電阻在線測量系統”，其所謂在線測量只是通過模擬電連接器工作環境中各種應力對其接觸電阻的影響，并沒實現帶載情況下接觸電阻的測量。上述兩種離線測量系統在突發事故時均無法及時預警。太原理工大學的李中祥碩士和宋建成教授在《高電壓技術》2009年第2期題為“高壓隔離開關觸頭溫度在線監測系統的研制”及專利公開號為CN101614591A的“一種用于高壓隔離開關觸頭的溫度監測裝置”中提出了一種在線監測裝置，該裝置僅僅監測隔離開關觸頭溫度，沒有監測通過電流，不能反映溫度隨電流的變化趨勢，小電流時缺陷處的發熱易被忽略，即單純的溫度監測系統無法識別小電流動情況下接觸電阻增大的趨勢，但實際上接觸電阻是導致隔離開關故障的首要因素，也未監測隔離開關觸頭的燃燒狀態，不能判別動靜觸頭接觸緊密與否，從而無法全面掌握故障發生的狀態信息。

由于單一參量監測系統無法全面掌握故障發生時的狀態信息，也無法為檢修提供有力支持。因此，要想解決窯爐高壓線路供電安全問題，迫切需要研究一種帶載情況下隔離開關狀態的在線監測裝置，并實時監測運行中隔離開關的溫度、電流和振動變化，根據物理量變化趨勢，及時發現存在的安全隱患，提前預警，防止重大事故的發生。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術中存在的缺陷，提供一種解決隔離開關觸頭溫度、流過電流和燃燒變化的狀態在線監測問題，克服目前隔離開關斷電檢測及單一監測參量無法提供全面故障信息的問題的窯爐用配電隔離開關在線監測系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種窯爐用配電隔離開關在線監測系統，所述系統包括一個電流互感器、三個燃燒工況傳感器、三個紅外溫度傳感器、電流信號調理模塊、燃燒狀態調理模塊、數據采集模塊、頻率跟蹤模塊、微處理器模塊、數據存儲模塊、通信模塊、顯示模塊；每相電流互感器通過兩條信號線與電流信號調理模塊相連，燃燒工況傳感器通過單路信號線與燃燒狀態調理模塊相連，電流信號調理模塊和紅外溫度傳感器通過單總線與數據采集模塊的輸入端口相連，頻率跟蹤模塊輸入端與電流信號調理模塊的任一輸出端口相連，頻率跟蹤模塊輸出端口與微處理器模塊的輸入端口相連，燃燒狀態調理模塊、數據采集模塊、數據存儲模塊、通信模塊、顯示模塊分別與微處理器模塊的AD口、數據線、地址線和控制線、GPIO口及異步串行接口相連；所述的電流調理模塊一側與電流互感器相連，經電流/電壓轉換、濾波后送至數據采集模塊的輸入端；所述的頻率跟蹤模塊的輸入端與電流信號調理模塊任一輸出端相連，經鎖相環和分頻器實現采樣信號的頻率跟蹤和同步采樣。

所述的電流調理模塊一側與電流互感器相連，經電流/電壓轉換(U4A、R2、R3、C0)、濾波(R4、R5、C21、C22、U5A)后送至數據采集模塊U3的輸入端。

所述的頻率跟蹤模塊的輸入端與電流信號調理模塊任一輸出端相連，經鎖相環U6和分頻器U7實現采樣信號的頻率跟蹤和同步采樣。