电阻测温的抗干扰研究

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1、电阻测温的抗干扰研究【摘要】电阻测温的干扰一直是困扰着水电厂的安全运行，本文从电阻测温的原理入手，研究了水电厂电阻测温的干扰源，并提出了对应的抗干扰措施，从而提高水电厂电阻测温的抗干扰水平。【关键词】电阻；测温；干扰；水电厂1・引言在水电厂，为保证机组的安全运行，我们必须监视机组各部位的运行状况，温度就是其中一个重要指标，通过温度变化趋势可以判断各部位的受力情况。水电厂的测温位置主要有三部轴承瓦温、油温、定子、冷热风,这些部位都有着强大的电磁干扰，恶劣的运行环境，时时刻刻干扰着电阻测温的正常工作。在三门峡水电厂，就发生多次由于测温跳变导致的设备障碍，2

2、005年IF、2F定子温度测值多次跳变到140多摄氏度，2006年5F、7F先后发生了由于温度跳变导致水机事故出口动作的障碍。这类缺陷严重困扰着水电厂的安全运行。为提高水电厂安全运行水平，必须提高水电厂测温的抗干扰水平。本文将从测温原理出发，结合对各种干扰源的分析，提出测温在实际运行过程屮冇效的抗干扰措施。2.测温原理RTD（resistancetemperaturedetector）全称电阻温度检测器。在众多测量温度（或测温）方法中，电阻温度检测器（或电阻测温器，通常简称为RTD）是最精确的一种方法，在各种工业环境中广泛应用。在RTD中，器件电阻与温

3、度成止比。RTD通过对测温电阻施加外部激励进行采集,一般RTD测量有如下几种原理。(1)RTD集成电路该原理一般采用自带RTD功能的集成电路芯片，如XTR105等。该类芯片一般口带2路精密恒流源输出，直接产生4-20mA的电流型输出信号或数字信号。该原理器件集成度高，电路简单，并口采集精度高。但该类器件一般输出的电流较小，只有0.4-0.8mA,并且抗干扰能力较弱，在干扰大的环境下容易造成测值不准，必须在硬件或软件上冇较好的滤波设计。(2)电桥原理该原理采用惠斯通电桥法。通过在电阻电桥上叠加电压源，在被测电阻上形成电压，通过机械式继电器切换，没有切入的

4、通道仅和电压源有电气联系，和采集回路没冇电气联系。木原理采用电压源取代电流源，实现起来比较简单，但存在以下问题:非线性问题：山于釆集电压和电阻的变化率呈非线性关系，因此不同类型的测温电阻之间无法实现自适应，必须软件补偿；三线制问题：该原理无法真正实现三线制接线，即使通过三线制接线方式，也无法完全消除引线电阻。必须采用机械式继电器，由于机械式继电器寿命有限，长时间频繁动作后损坏率较高。当多个测温电阻发生接地时会测量不到温度值。由于测温电阻埋设在轴瓦和定子中，加上引线距离较长，因此很容易发生电阻接地的情况。如下图所示，当测温电阻R1的一端和R2的另一端同时

5、发生接地时，电流会沿红色通道流过，从而R1被短路，无法正确测量。(1)恒流源原理采用独立的恒流源电路，通过MOS继电器在通道间切换，没有切入的通道通过MOS继电器隔离，和内部电路没有任何电气上的连接；切入的通道，电流源在电阻上形成电压并由AD采集。该原理采用独立大电流的恒流源，抗干扰能力较强；通道之间完全独立，并且没有切入的通道和内部电路没冇任何电气联系，极大降低了被干扰的概率；该原理支持2线、3线及4线等多种接线形式，可有效消除引线电阻。此种方法应用比较广泛。3•水电厂电阻测温的干扰源(1)电磁干扰电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰又分为两

6、大类：共模干扰、差模干扰。共模干扰(Common-modeInterference)定义为任何载流导体与参考地Z间不希望有的电位差；差模干扰(Differential-modeInterference)定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。辐射干扰又可分为近场干扰［测量点与场源距离X/6)o由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间屮产生变化的磁场，而变化的磁场乂产生变化的电场，两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生的电磁场的大小以及其作用范围。在水电厂中，无时无刻不存在着强大的电场和磁场，电场和磁场对电阻

7、及电缆产生电磁干扰，不仅存在着差模干扰，共模干扰有时甚至能达到V级，严重影响了温度测量的准确度。（2）工频干扰水电厂的坏境复杂，高压开关的分合，大容量的电容充放电等等都会产生工频干扰，工频干扰会产生感应电压或感应电流。这严重影响测温装置的正常运行。（3）环境干扰环境温度干扰：如果采用两线制的话，线阻是一个不可忽视的因素。这时一•般会采用温度补偿的方法來解决。但环境温度变化会引起线阻的变化，导致温度补偿不恒定，从而导致温度测值不准。运行环境干扰：运行环境恶劣。还是以推力瓦测温电阻为例，传感器及其导线长期浸泡在温度较高的透平油里，并时刻承受油流的冲击和机组

8、的振动。在这样的环境中传感器及导线极易出现松动、断线等情况。这类由于断线导致的测值跳变占了电阻