一种开关柜加热器故障在线监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于变电运行领域，涉及开关柜，尤其是一种开关柜加热器故障在线监测方法。
【背景技术】
[0002]电力开关柜为传输、分配电能的重要的电力设施，其稳定性直接影响电网稳定性和供电可靠性。当开关柜内湿度过高时，会引起严重的后果。目前，开关柜内控制温湿度的方法多为利用加热器除湿和增温，通过智能型温湿度控制器控制并自动调节。
[0003]电力开关柜内结构紧凑，集成了断路器、避雷器、互感器及保护装置等电力设备，对柜内温湿度环境要求苛刻，因此利用加热器对柜内环境进行调节。然而，开关柜内部电磁环境复杂，加热器和智能温湿度控制器经常出现故障，且温湿度控制器不具备监测加热器是否故障的功能；由于开关柜内存在高压危险，普通巡视不能打开柜门对加热器进行查验，因此很难发现加热器故障，开关柜内长时间温湿度异常会影响柜内电气设备的正常运行，严重的甚至引起滑闪放电，造成停电事故。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种安装方便，不影响原加热器的正常工作，能够指示加热器是否故障，方便了运维人员巡视、保障开关柜健康无故障运行的变电站开关柜加热器在线监测方法。
[0005 ]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种开关柜加热器故障在线监测方法，将开关柜加热器的电源线路穿过罗氏线圈电流互感器，在电流互感器二次测并联整流模块，整流模块依次连接平波电容器、采样电阻、工作指示发光二极管，将采样电阻两端电压作为罗氏线圈输出电压VI;
[0007]在加热器工作电源线上并联微型变压器及其整流模块，微型变压器及整流模块连接一电压比较电路，微型变压器及整流模块将加热器工作电压转换为5V直流电压，并将此电压作为电压比较电路的电源电压，在直流电压输出后并联一可调电阻，作为阈值参考电压Vset;
[0008]在比较电路输入罗氏线圈电流互感器的输出电压V1、和阈值参考电压Vset，当罗氏线圈电流互感器的输出电压大于阈值参考电压的时候，判定加热器正常工作；当罗氏线圈电流互感器的输出电压小于阈值参考电压的时候，判定加热器故障，故障信号通过故障指示发光二极管显示。
[0009]而且，所述的罗氏线圈电流互感器为穿心式电流互感器，不打断原工作电路。
[0010]本发明以罗氏线圈型电流互感器为核心，通过罗氏线圈电流互感器监测加热器的电流，将加热器一次电流变换为二次小电压，从而监测加热器的电流值;通过微型变压器和整流模块，将加热器工作电压转换为二次直流小电压;将电压与电流信号综合处理，从而反映加热器工作、故障两种状态。解决开关柜、端子箱等内加热器故障监测困难的问题。
[0011](I)电流监测
[0012]罗氏线圈由环绕于环形非磁性材料骨架上的铜导线组成，构成环形的穿心式电流互感器，由于磁芯的特殊性，因此该电流互感器不存在非线性、磁饱和等现象也不存在电流互感器二次断路危险。罗氏线圈电流传感器的原理结构如附图1所示。包括非磁性环形骨架，和环绕在骨架上的二次线圈。
[0013]当加热器一次载流导线从线圈环心穿过时，导体周围将产生磁场B，根据安培环路定理，导体周围磁场强度B正比于载流导体中的电流In。
[0014]我们假设，导体周围的磁场均匀的穿过罗氏线圈的骨架，且二次线圈均匀的分布在骨架上。
[0015]根据电磁感应定律，二次线圈产生的感生电动势正比于一次载流导体中的电流。当一次侧流过均方根为与的正弦电流时，罗氏线圈的输出电压方均根值为:
[0016]E= oMIn
[0017]其中:E为罗氏线圈的输出电压均方根值
[0018]ω =2iif = 314rad/s为工频电压圆频率；
[0019]M为罗氏线圈的互感系数。
[0020]In为一次载流导体中电流有效值。
[0021]对罗氏线圈电流互感器二次侧电流进行整流后，并联采样电阻，通过采样电阻两端电压便能反映穿过罗氏线圈中心导体中的电流，即加热器的工作电流，电流监测原图图如附图1。
[0022](2)电流电压信号综合处理:
[0023]通过微型变压器和整流模块，将加热器工作电压转换为5V直流电压，将此电压作为信号处理电路的电源电压。当二次侧有电压时，判定加热器源电压存在。
[0024]设计阈值电压比较电路，当罗氏线圈的输出电压大于阈值电压的时候，判定加热器正常工作；当罗氏线圈的输出电压小于阈值电压的时候，判定加热器故障。电流电压信号综合处理电路原理图如附图2。电流电压综合处理逻辑图如图3所示。
[0025]本发明的优点和积极效果是:
[0026]1、本方法解决了运维人员对端子箱内加热器巡视难度大的问题，有效地监控开关柜内加热器的健康状况，避免开关柜内因凝露而造成的二次短路，甚至重大事故发生。
[0027]2、本方法原理简单，不影响原加热器的正常工作。能够指示加热器工作、故障、停用三种状态，方便了运维人员巡视，保障了开关柜健康无故障的运行。
【附图说明】
[0028]图1为罗氏线圈对导体中电流的采集原理图；
[0029]图2为电流电压信号综合处理电路原理图；
[0030]图3监测系统逻辑原理图；
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0032]一种开关柜内加热器在线监测方法，将罗氏线圈电流互感器I安装在开关柜加热器的电源线路2上，即将电源线路穿过电流互感器。在电流互感器二次测并联整流模块3，在整流模块后面连接平波电容器4和采样电阻5以及工作指示发光二极管6，并将采样电阻两端电压作为罗氏线圈输出电压V:。
[0033]在加热器工作电源线上并联微型变压器及其整流模块7，将加热器工作电压转换为5V直流电压。将此电压作为阈值电压比较电路8的电源电压，且在电压输出后并联可调电阻9，作为阈值参考电压Vset。比较电路输入罗氏线圈的输出电压V1、和阈值参考电压Vset，当罗氏线圈输出电压大于阈值电压的时候，判定加热器正常工作；当罗氏线圈的输出电压小于阈值电压的时候，判定加热器故障。故障信号通过故障指示发光二极管10显示。
[0034]本方法利用电流互感器对加热器的工作电流进行变换，并从加热器工作电源中汲取能量，通过工作指示发光二极管和故障指示发光二极管的亮与暗判断加热器工作、故障两种状态。从而有效地监控加热器的健康状况，避免开关柜内因凝露而造成重大事故的发生。
[0035]所述的在线故障监测装置存在故障时，不影响原加热器的正常运行。
[0036]本发明经过实验室试验，完全符合《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》中的要求，可在现场应用。
[0037]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种开关柜加热器故障在线监测方法，其特征在于:将开关柜加热器的电源线路穿过罗氏线圈电流互感器，在电流互感器二次测并联整流模块，整流模块依次连接平波电容器、采样电阻、工作指示发光二极管，将采样电阻两端电压作为罗氏线圈输出电压VI; 在加热器工作电源线上并联微型变压器及其整流模块，微型变压器及整流模块连接一电压比较电路，微型变压器及整流模块将加热器工作电压转换为5V直流电压，并将此电压作为电压比较电路的电源电压，在直流电压输出后并联一可调电阻，作为阈值参考电压Vset； 在比较电路输入罗氏线圈电流互感器的输出电压V1、和阈值参考电压Vset，当罗氏线圈电流互感器的输出电压大于阈值参考电压的时候，判定加热器正常工作；当罗氏线圈电流互感器的输出电压小于阈值参考电压的时候，判定加热器故障，故障信号通过故障指示发光二极管显示。2.根据权利要求1所述的一种开关柜加热器故障在线监测方法，其特征在于:罗氏线圈电流互感器为穿心式电流互感器。
【专利摘要】本发明涉及一种开关柜加热器故障在线监测方法，该发明以罗氏线圈型电流互感器为核心，通过罗氏线圈电流互感器监测加热器的电流，将加热器一次电流变换为二次小电压，从而获得加热器工作的电流信号；通过微型变压器和整流模块，将加热器工作电压转换为二次直流小电压，从而获得加热器工作电压信号，同时该电压作为后续电路电源；将电压与电流信号综合处理，并用LED发光二极管显示，从而反映加热器工作、故障两种状态，解决开关柜内加热器故障监测困难的问题。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105676034
【申请号】CN201610119013
【发明人】辛晓虎, 王建慧
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月2日