技術領域

本發明屬于電光溫度測量領域，具體涉及一種高壓電氣設備無源區間式溫度監測裝置。

背景技術

發電廠、變電站的高壓開關柜及母線是重要的高壓電氣設備，長期處于高電壓、大電流和滿負荷的條件下運行。電氣設備采用封閉式結構，散熱效果差，在設備觸點接觸不良、過電流或其它非正常狀態下會出現過熱現象，如不及時發現處理，最終可能導致安全事故。因此，電氣設備溫度監測問題已經成為電力系統中電氣設備安全運行所急需解決的問題。

由于高壓電氣設備處于高電壓、大電流和強磁場的特殊環境中，要求監測對象與溫度監測裝置之間進行電壓隔離，所以溫度監測裝置的低壓供電一直是比較難以解決的問題。

目前，傳統的一些常規的測溫方法很難適合高壓電氣設備特殊環境的要求。該領域內溫度監測裝置的技術方案有如下幾類：實現按照能量提供的不同，有高壓設備供電（利用變壓器降壓取電，或者利用電磁感應取電）、外接供電方式（電池供電或者外接低壓供電線路）和無源測量三種方法；按照溫度測量不同，存在色卡測溫、紅外測溫和溫度傳感器測溫三種方式；按照信息傳輸方式不同，有被動、無線和光纖三種通訊方式。

2011年7月20日公開的，公開號為CN102129765A的中國專利中公開了一種“一種高壓設備溫度監測系統”，其特征是系統供電采用電磁感應獲得電能，溫度檢測采用無線溫度監測技術。而目前母線多采用封閉方式進行電磁屏蔽和保護，溫度檢測系統無法獲得感應電能，并且存在電壓隔離問題，所以該方法存在一定的應用限制。

2011年8月10日公開的，公開號為CN102147290A的中國專利中公開了一種“紅外成像溫度監測方法和系統”，其特征是利用一個或多個紅外熱像儀探頭，用于捕獲被監測目標的紅外成像數據。該方法存在一定的應用限制，無法檢測高壓開關柜觸點和封閉高壓母線，并且無法實現高壓設備和溫度檢測的一體化集成。

2003年9月10日公開的，公開號為CN1441541A中國專利中公開了一種“高壓開關、母線溫度檢測系統及其供電方法”，其特征是系統供電采用隔離變壓器，將高壓進行降壓，通過整流、濾波成低壓直流電源；溫度檢測采用溫度傳感器。該方法存在著供電電路復雜，器件耐壓等級要求高，設備工裝受限制等問題。

2012年1月25日公開的，公開號為CN102331312A的中國專利中公開了一種“高壓電力電纜中間接頭的光纖Bragg光柵溫度監測裝置”，其特征是利用光纖Bragg光柵溫度傳感器實現溫度的無源測量，采用這樣光纖分布式測溫技術，可以不受高壓和環境的干擾，但是存在著在電氣設備內布線難度較大，設備昂貴等問題。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種高壓電氣設備無源區間式溫度監測裝置，該裝置無需專供電源，實現無源測溫，光纖傳遞信息，抗強電磁干擾。

本發明的技術方案為：一種高壓電氣設備無源區間式溫度監測裝置，主要包括無源測溫模塊、連接光纖組和監測報警模塊，其中無源測溫模塊與監測報警模塊通過連接光纖組相連，其特征在于：所述的無源測溫模塊主要由殼體、入射光準直透鏡、水銀溫度計、導電金屬槽、錐形遮光罩和聚光凸透鏡組成，其中水銀溫度計與導電金屬槽組成無源測溫傳感器；所述的連接光纖組由四根光纖組成，其中三根為溫度區間檢測光纖，另外一根為入射光纖，所述的溫度區間檢測光纖與錐形遮光罩相連，該錐形遮光罩內部放置有聚光凸透鏡，入射光纖與入射光準直透鏡相連，通過入射光纖導入的準直入射光束射到水銀液面上形成反射光束將入射光纖與溫度區間檢測光纖連為一體；所述的監測報警模塊由光電檢測模塊、激光產生模塊和顯示報警模塊組成，其中顯示報警模塊分別引出數據線與光電檢測模塊和激光產生模塊相連，所述的溫度區間檢測光纖與光電檢測模塊相連，入射光纖與激光產生模塊相連。

本發明所述的激光產生模塊產生的光源為冷光源。本發明所述的溫度區間檢測光纖與三個錐形遮光罩相連并通過聚光凸透鏡形成三個測溫區域，三個測溫區域分別為：低溫區、正常測溫區和高溫危險區。

本發明的使用過程中，溫度變化引起水銀溫度計水銀液面位置的變化，通過入射光纖導入的準直入射光照射到水銀液面上，水銀液面位置的變化會引起反射光束方向上的變化，相應的溫度區間檢測光纖對應一定的反射光方向區域，在反射光出射方向上放置聚光凸透鏡，對不同方向區域的發射光進行聚焦，并導出到不同的溫度區間檢測光纖上，監測報警模塊檢測溫度區間檢測光纖，如果相關檢測區間的光纖上有反射光束信號，表明設備溫度處于對應區間溫度上，并根據設定的報警閾值，進行溫度顯示和報警，從而實現區間式溫度監測。