红外测温技术是一种非接触式的温度测量技术,它基于物体自身辐射电磁波的原理来测量温度。所有高于绝对零度的物体都会以电磁波的形式辐射能量,其辐射能量的大小与物体的温度直接相关。红外测温技术使用传感器测量这种辐射能力,从而确定物体表面的温度。这种技术的优点在于它不会扰乱物体的温度场和温度分布,因此具有较高的准确度,并且由于测量过程中不需要与物体接触,因此响应速度快,是工业电力设备故障检测的重要手段。
在防爆开关的应用中,这种技术显得尤为重要。防爆开关通常用于危险环境中的电力设备,如煤矿井下高压供电系统的终端线路主保护。它对保护高压电缆和变压器具有重要作用,可以防止由于短路、过流、漏电和电缆损坏等故障导致的供电中断。防爆开关包括主回路和控制回路两部分,而主回路中的温度监控对整个系统的安全可靠性至关重要。传统的接触式测温方法存在一些局限性,如测温探头与设备接触会导致温度场的干扰,而在这种场合下,非接触式的红外测温技术就显示出了其独特优势。
研究团队设计了一个基于红外测温技术的在线监测系统,用于实时监测防爆开关主回路触头处的温度。该系统由红外测温探头、数据采集器、RS485通信网络和上位机(PC机)等组成。每个防爆开关安装了六个红外测温探头,由一个数据采集器负责采集温度数据。这些数据经过分析处理后,可以得到温度变化率,并实时显示在液晶显示器上,同时存入数据存储单元。系统还能对温度数据进行上限值判断,一旦超出设定范围,就会触发声光报警。
该红外测温在线监测系统的拓扑图显示了各个组成部分之间的连接方式,包括防爆开关、红外测温探头、数据采集器和上位机。系统的特点包括短响应时间和高精度测量、同时进行多点监测的能力、适应能力强、界面友好和可视化程度高、以及强大的抗干扰能力,特别适合远距离传输。
在方案设计时,研究团队关注了红外测温探头的选取和数据采集器的设计。在红外测温探头的选择上,重点考虑了传感器的类型。红外传感器可以分为热传感器和光子传感器两大类,光子传感器具有高灵敏度和快速响应的优点,但使用时需冷却,对特定波长范围敏感。热传感器虽然灵敏度和反应速度不及光子传感器,但优点在于无需冷却,并且对全波段有平坦的响应。在该研究中,由于对测量精度要求不是特别高,团队选择了由热电偶组成的热电堆传感器。热电堆传感器在响应速度和灵敏度上表现不错,并且不需要致冷设备。
数据采集器的设计同样重要,它是系统的信息枢纽,需要和红外测温探头及上位机进行通信。该数据采集器由单片机核心单元控制,负责协调系统中其他单元的工作。在选取单片机时,考虑到对数据处理要求不是特别高,研究团队选择了低电压、高性能的8位单片机。
该监测系统的设计和实现,通过实时监测和分析防爆开关主回路触头的温度,有效提高了系统的安全性,降低了事故发生概率,对于提高电力系统的整体运行效率和可靠性具有显著的意义。