摘 要：介紹了高壓開關柜母線溫升的在線測量方法，并給出了應用實例。
關鍵詞：高壓母線；溫升；在線測量
1 引言
電力系統中高壓開關柜等高壓設備的母線在載流過大時經常出現溫升過高，而使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿而造成事故。據統計，電力系統發生事故原因中有相當一部分與熱問題有關。因此，必須采取有效措施監控母線溫度。
由于母線處于高電位，要測量它的溫度并非易事。目前專門用于高壓母線溫度測量的方法不多，一是在母線表面涂一層隨溫度變化而改變顏色的發光材料，通過觀察其顏色變化來大致確定溫度范圍，這種方法準確度低、可讀性差，不能進行定量測量；另外一種方法是利用紅外光的輻射特性隨溫度變化的特點制成的紅外測量儀，它能測量0℃～200℃之間的溫度值，其誤差小、準確度高。但操作人員必須常年定時操作儀器，才能測得母線溫度，另外，由于需要光學器件，在高壓開關柜等特定場合使用不太方便，而且價格比較高，推廣應用有一定困難。
本文涉及的高壓開關柜母線溫升在線測量裝置能對高壓母線溫升進行在線檢測，當母線溫升超過允許值時，它發出報警信號及時提醒有關人員采取措施，避免事故的發生。
2 硬件解決方案
本裝置的硬件部分由母線溫度測量、數據傳輸、顯示及報警三個部分組成。母線溫度測量部分由DALLS公司的DS1820溫度傳感器與AT89C2051單片機組成。數據傳輸采用紅外線傳輸方式，以實現高、低壓側的電隔離，顯示及報警部分由單片機AT89C2051、LED顯示器和蜂鳴器組成。系統框圖如圖1所示。
2.1 數字溫度傳感器
在本裝置中，采用美國Dallas公司推出的DS1820單線數字溫度傳感器。DS1820使用了on—board**技術來測量溫度，全部傳感器及各種數字轉換電路都被集成在一起，其塑封外形如一只三極管。
DS1820具有獨特的單線接口，不需要外部元件，不需備份電源，可用數據線供電(寄生電源方式)，其接口電路圖如圖2所示。測量范圍從－55℃～+200℃，增量值1℃，還可以讀內部計數器，獲得較高的分辨率。
2.2 數據傳輸
在高壓母線溫度測量裝置中，溫度傳感器與數據處理、顯示部分是分開的。溫度測量部分安裝在母排上，而數據的顯示、報警部分安裝在開關柜的面板上，數據從高壓側通過紅外光傳給處于低壓側的數據處理電路。
IC1和石英晶體TXT產生32.768kHz的方波作為紅外線發射器的載波，由CPU1(AT89C2051)的串行口P3.1發出的數據，經IC4反相后送入IC3調制；T1將其放大后由紅外線發射二極管D1發射。
在接收端，光電二極管先把接收到的紅外光轉化為電信號，送到CX20106A。CX20106A是紅外線接收前置放大電路，它包括前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、信號檢測和波形整形電路。經處理后還原出溫度的數據信號，并送到CPU2(AT89C2051)的串行輸入P3.0口。
2.3 數據的顯示和報警
本裝置在線測量并顯示母線溫度值(LED顯示)，且當母線溫度達到或超過70℃時，發出報警信號。
3 軟件流程圖
3.1 DS1820工作流程
DS1820的溫度轉換是在CPU1的控制下，通過單線接口接收CPU1發出的各種協議來完成的。簡單的硬件接口以相對復雜的接口編程為代
價，DS1820與AT89C2051的接口協議是通過嚴格的時序來實現的。其工作流程圖見圖3。值得注意的是DS1820開始工作前，必須先對其進行初始化，只有當DS1820發出應答后，主機才可以發操作命令。
3.2 顯示、報警部分的程序流程
顯示、報警部分的程序流程圖如圖4所示。
4 試驗與結論
本裝置實際運行于一高壓開關柜上，得到如下數據：
測量條件：
母線電壓：10kV
母線類型：涂漆矩形硬鋁LMY(或硬銅TMY)；
單點溫度檢測，在線報告溫度值；
測溫范圍：－10℃～+150℃：
測溫精度：±1℃；
溫度大于70℃發出警報信號。
從實驗結果可知，本裝置能對高壓母線溫度進行在線檢測，當母線溫度超過70℃時，它發出報警信號，及時提醒有關人員采取措施，避免事故的發生。該裝置性能穩定、造價低、操作方便，具有廣泛的推廣價值。