电容器内熔丝温度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电容器温度测量装置，具体涉及一种电容器内熔丝温度测量 装置。
【背景技术】
[0002] 电力电容器主要用于电力系统的无功功率补偿，提高功率因数。为了使其能够更 加可靠地运行，目前行业内主要考虑在电容器内部元件串联内熔丝。电容器由于介质弱点 引起元件完全失效时，与元件串联的内熔丝动作，这样只有一部分损坏元件被隔离，电容器 将继续运行，只有轻微的功率减少。此时电容器组中的扰动是可以忽略的，电容器组的总容 量不会由于一根熔丝的动作而受到明显影响，内熔丝的引入使电容器元件受到了保护，但 无形中增加了故障点。
[0003] 在电力电容器内部，内熔丝是主要的发热点，但是内熔丝体积和直径很小（长度 135mm左右，直径0. 45mm左右），且一般隐藏于电容器元件之间，受限于目前的测量技术，很 难真实客观地测出内熔丝在实际运行条件下表面温度。
[0004] 目前针对电力电容器内部保护用熔丝温度测量方法包括温升试验，但该试验仅通 过测量内熔丝电流及电阻以估算内熔丝温升，其准确性较差，且在实际给内熔丝通流过程 中，内熔丝的电阻会随其温度的变化而变化，一方面难以保证其通流恒定，另一方面，内熔 丝电阻与温度的对应关系只适用于一定温度范围之内，超过该范围将难以得出准确结果， 故这种间接测量电容器内熔丝温升的方法具有局限性，且准确度不高。另外，通过热电阻对 内熔丝温升进行测量，但由于热电阻无论是在体积还是在直径上均远远大于内熔丝，其在 接触测量内熔丝温度过程中将对内熔丝实际温度造成影响，测量准确性更差。鉴于此，有必 要设计出简单可行的测量装置，以便准确掌握电容器内熔丝在实际运行条件下的温度，为 电容器内熔丝的设计选型提供依据，并有效提高内熔丝保护动作可靠性，确保内熔丝温度 不会对电容器内部绝缘造成损伤。
【发明内容】
[0005] 为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种电容器内熔丝温度测量装置， 所述装置包括交流恒流源、光纤光栅传感器单元和光纤光栅信号解调仪；所述光纤光栅传 感器单元嵌入在电容器中；所述光纤光栅信号解调仪通过光纤与光纤光栅传感器单元连 接。
[0006] 优选的，所述光纤光栅传感器单元包括M根光纤和NXM个光栅传感器；每根光纤 上等间距设置N个光栅传感器；
[0007] 所述M为电容器内串联的电容元件单元的个数，N为每个电容元件单元中并联的 电容元件个数；
[0008] 优选的，所述光栅传感器设置在电容元件的中心处；所述光纤呈S形缠绕于所述 电容元件单元中每个电容元件上；
[0009] 优选的，所述交流恒流源通过电缆与电容器连接，控制电容器中内熔丝流过的电 流保持恒定；所述交流恒流源包括电力输入单元、功率单元、保护控制单元、预置信号产生 单元和输出单元；
[0010] 所述电力输入单元，接收外部电源；
[0011] 所述预置信号产生单元，依据电容器中内熔丝流过的电流期望信号，向功率单元 输出电压调制信号；
[0012] 所述功率单元，依据所述电压调制信号调整其电力电子开关的导通和断开，以输 出满足所述电流期望信号的参数要求的电流；
[0013] 所述保护控制单元，用于防止所述交流恒流源发生故障后器件损坏；
[0014] 优选的，所述电力输入单元包括依次连接的输入端子、输入开关、跳脱开关和整流 滤波电路；所述输入端子与所述外部电源连接；
[0015] 所述输入开关，用于控制外部电源的接入和断开；
[0016] 所述跳脱开关与所述保护控制单元连接，依据保护控制单元的输出信号断开，从 而停止所述交流恒流源的运行；
[0017] 所述整流滤波电路，将外部电源输入的交流电转换为直流电；
[0018] 优选的，所述功率单元包括电力电子开关电路和驱动电路；所述电力电子开关电 路连接于所述电力输入单元与输出单元之间；所述驱动电路的一个输入端与所述预置信号 产生单元连接，另一个输入端与保护控制单元连接；
[0019] 所述驱动电路，依据所述电压调制信号控制电力电子开关电路中的电力电子开关 导通和断开；
[0020] 优选的，所述预置信号产生单元包括信号输入电路、OSC频率切换电路、直接数字 式频率合成器、正弦波发生器、三角波发生器和波形合成电路；
[0021] 所述OSC频率切换单元的输入端接收所述信号输入电路输出的频率信号，一个输 出端通过三角波发生器与波形合成电路连接，另一个输出端通过正弦波发生器与波形合成 电路连接，所述另一个输出端与正弦波发生器之间连接有所述直接数字式频率合成器；
[0022] 所述信号输入信号与保护控制单元连接，向其发送所述电流期望信号；
[0023] 所述波形合成电路，将正弦波发生器输出的正弦波和三角波发生器输出的三角波 进行合成，从而向功率单元发送功率放大信号；
[0024] 优选的，所述信号输入电路包括触摸屏和数据转换模块；
[0025] 所述触摸屏，用于设置所述电流期望信号的参数；
[0026] 所述数据转换模块，将所述电流期望信号发送到所述OSC频率切换电路和保护控 制单元；
[0027] 优选的，所述OSC频率切换电路包括固定频率模块和可调频率模块；所述固定频 率模块的输出频率为定值；所述可调频率模块按照预置的频率参数输出频率；
[0028] 当所述固定频率模块工作时，用于模拟稳态工作条件下电容器的内熔丝温度测量 试验；
[0029] 当所述可调频率模块工作时，用于模拟暂态工作条件下电容器的内熔丝温度测量 试验；
[0030] 优选的，所述保护控制单元包括过温检测电路、过载检测电路和FUSE断电检测电 路；
[0031] 所述电力输入单元依据所述过温检测电路、过载检测电路或者FUSE断电检测电 路的输出信号，断开跳脱开关；
[0032] 优选的，所述输出单元包括变压滤波单元和显示单元；所述变压滤波单元的一个 输出端与显示单元连接，一个输出端与所述保护控制单元的过载检测电路连接，一个输出 端与所述预置信号产生单元的波形合成电路连接；
[0033] 所述显示单元，实时显示交流恒流源输出信号的电压、电流和频率；
[0034] 所述过载检测电路，依据所述输出信号判断是否发生过载；
[0035] 所述波形合成电路，依据所述输出信号调整其输出的PWM信号波形，使得所述输 出信号的各项参数满足所述电流期望信号的参数要求。
[0036] 与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是：
[0037] 1、本实用新型技术方案中，通过交流恒流源为电力电容器提供激励电源，解决了 由于内熔丝电阻随温度变化而电流随之变化，无法定量精确测量的难题；
[0038] 2、本实用新型技术方案中，交流恒流源根据内熔丝试验需求设置两种工作模式；
[0039] 当固定频率模块工作时，用于模拟稳态工作条件下电容器的内熔丝温度测量试 验，交流恒流源按照设定的电流和频率运行，并保持输出电流和频率在允许的精度范围之 内；当可调频率模块工作时，用于模拟暂态工作条件下电容器的内熔丝温度测量试验，可调 频率模块按照预置的频率曲线输出频率；
[0040] 3、本实用新型技术方案中，采用M根光纤，NXM个光栅传感器对电容器NXM个内 熔丝热点温度进行实时测量，既解决了传统温度传感器无法对细小内熔丝进行精确温度测 量的问题，又解决了强电与弱电的电位隔离以及数据通信的抗电磁干扰问题，为全面精确 掌握电容器内部芯子热点温度提供了很好的解决方案；
[0041] 4、本实用新型技术方案中，光纤光栅信号解调仪实现了单根光纤多光栅传感器波 分复用，节省了传感器的布置空间，最大限度减少传感器对对准确测量的影响；
[0042] 5、本实用新型提供的一种电容器内熔丝温度测量装置，一方面解决了普通传感器 尺寸较大，难以直接布置于电容器元件之间，导致无法准确测量内熔丝温度的难题；另一方 面光栅传感器直径约为内熔丝直径的一半，在芯子元件承受一定压紧系数的情况下，可以 使内熔丝构成对光栅传感器的保护，避免传感器受损，同时内熔丝与传感器紧密接触，保证 了测量精确可靠。
【附图说明】
[0043] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0044] 图1 :本实用新型实施例中一种电容器内熔丝温度测量装置结构示意图；
[0045] 图2 :本实用新型实施例中交流恒流源结构示意图；
[0046] 图3 :本实用新型实施例中光纤光栅传感原理示意图A;
[0047] 图4 :本实用新型实施例中光纤光栅传感原理示意图B;
[0048] 图5 :本实用新型实施例中光栅传感器与电容器内熔丝连接示意图；
[0049] 图6 :本实用新型实施例中光纤光栅传感器单元结构示意图；
[0050] 图7 :本实用新型实施例中光纤光栅传感器单元在内容器内部布置示意图；
[0051] 图8 :本实用新型实施例中频率曲线示意图。
【具体实施方式】
[0052] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型 的限制。
[0053] 本实用新型针对内熔丝体积和直径很小，且隐藏于电容元件之间，实际运行温度 极难监测的特点提供了一种基于光纤光栅温度传感技术的电容器内熔丝温度测量装置。如 图1所示，本实施例中该测量装置包括交流恒流源、光纤光栅传感器单元和光纤光栅信号 解调仪。
[0054] 光纤光栅传感器单元嵌入在电容器中；光纤光栅信号解调仪与光纤光栅传感器单 元相连。
[0055] 一、交流恒流源
[0056] 电容器的内熔丝体积和直径都很小，直流电阻值仅约20mQ，且其电阻值随自身温 度的变化而变化。当外界施加电流发生微小变化时，其温度变化很