CN102403655B - 基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统，在中高压开关柜内的易过温点设置气体存储及释放装置，在中高压开关柜的底部设置现场检测终端，所述的现场检测终端通过无线局域网与后台服务器相连接。本发明仅需在开关柜内易过温点安装气体存储与释放装置，结构简单，便于安装；过温信号通过CO₂气体进行传输，判断准确迅速，不会给开关柜带来新的故障点。此系统解决了非接触式系统无法准确定位的问题。能够准确迅速地实现开关柜触头过温状态的检测和预警，价格低廉，可以有效地避免开关柜的烧毁事故。

Description

基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统

技术领域

本发明是一种用于电力系统的中高压开关柜过温状态检测和预警的监测系统，以避免开关柜出现因过温造成的烧毁事故。

背景技术

目前在开关柜温度监测系统存在的主要问题是监测传感器的安装。其安装方式主要有接触式和非接触式两种。接触式安装方式结构复杂，难以大面积推广应用。同时，越来越多的开关柜朝着结构紧凑、维护安全的方向发展。这种系统既增加了安装工程的工作量，还在开关柜中引入了新的故障点。非接触式系统存在的主要问题是传感器与监测点间的相对位置需要精确固定，且两者之间不能有阻碍，这在开关柜中是很难做到的。

发明内容

本发明的目的在于克服接触式监测系统结构复杂、不便于安装的缺点，同时避免非接触式系统无法准确定位的弊端，提供一种结构简单、安全可靠的非接触式中高压开关柜温度监测系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明在中高压开关柜内的易过温点设置气体存储及释放装置，在中高压开关柜的底部设置现场检测终端，所述的现场检测终端通过无线局域网与后台服务器相连接。

所述的易过温点包括开关动触头和开关静触头。

所述的气体存储及释放装置包括气体存储单元，气体存储单元内充有CO2气体，所述的气体存储单元通过气体释放装置与温度监测装置相连接。

所述的温度监测装置由双金属片构成；气体释放装置为刺针。

所述的现场检测终端由依次相连接的气体检测单元、现场控制终端、无线通信单元构成。

所述的气体检测单元包括CO2气体传感器以及与其相连接的控制电路，控制电路外接存储电路。

所述的现场控制终端包括采集气体检测单元传送的电压信号的采样保持单元，采样保持单元的输出端连接至主控制电路，主控制电路的输出端连接无线通信单元。

所述主控制电路的输出端还与告警驱动单元相连接，告警驱动单元连接声光联合告警单元。

所述的后台服务器包括无线通信模块以及监控模块。

所述的无线局域网中增设无线中继器。

采用上述技术方案的本发明，仅需在开关柜内易过温点安装气体存储与释放装置，结构简单，便于安装；过温信号通过CO₂气体进行传输，判断准确迅速，不会给开关柜带来新的故障点。此系统能够克服接触式监测系统结构复杂、不便于安装的缺点，同时解决了非接触式系统无法准确定位的问题。能够准确迅速地实现开关柜触头过温状态的检测和预警，价格低廉，可以有效地避免开关柜的烧毁事故。

附图说明

图1为本发明的气体存储及释放装置结构示意图。

图2为本发明的现场检测终端结构示意图。

图3为本发明的单个开关柜安装示意图。

图4为本发明整体结构示意图。

具体实施方式

本发明在中高压开关柜51内的易过温点设置气体存储及释放装置11，在中高压开关柜51的底部设置现场检测终端30，现场检测终端30通过无线局域网68与后台服务器69相连接。以下具体说明：

如图1所示，本发明包括CO2气体存储及释放装置11，安装于开关柜内易过温点。该CO2气体存储及释放装置11主要包括气体存储单元13，气体存储单元13通过气体释放装置15与温度监测装置14相连接。其中气体存储单元13是由橡胶材料构成的密闭容器，内部充有常压CO2气体12，CO2气体具有绝缘性高、不导电、无毒、无腐蚀性、无爆燃性且空气中的正常含量低的特点，同时价格便宜、存储、运输、购买方便。温度监测装置14采用双金属片构成，双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料，在一定设定温度时，不同材料发生的形变不同，进而发生整体形变，发生形变时的温度可设定，且该双金属片购买方便，价格低廉。利用温度监测装置的形变触发气体释放装置15，气体释放装置通常为针刺状，可在触发时刺破气体存储装置，不可逆地释放出CO2气体。

如图2所示，本发明包括现场检测终端30，安装于开关柜的底部。它由依次相连接的气体检测单元31、现场控制终端32、无线通信单元33构成。其中，

气体检测单元31，该单元包含有CO2气体传感器34，CO2气体传感器34能将CO2气体浓度转换为模拟电压信号送至现场控制单元32。该气体传感器可方便地在市场上购买。气体检测单元31中还包含有控制电路35，它由通用80C51单片机构成，用于控制气体传感器的启动和复位；还包含存储电路36，由32K存储芯片62256构成，用于存储电压数据和现场控制单元命令。

现场控制终端32，该单元包含有主控制电路38，由TI公司生产的MSP430F147构成，通过采样保持单元37接收并采样气体检测单元传送的电压信号，与设定阀值进行比较，当超出阀值时，发出告警命令并送至无线通信单元33，同时发送告警信号至现场告警驱动单元39，该单元驱动声光联合告警单元42，在出现气体浓度超阀值时声光联合告警单元发出告警音，并闪烁红色告警灯。

无线通信单元33，该单元包含有信号转换电路40，将现场控制单元的并行信号转换为无线通信芯片组41需要的信号，无线通信芯片组由AMD公司生产的无线局域网通信芯片组Am1772构成，使得现场控制单元32能够通过无线局域网43进行通信。

如图3所示，本发明在中高压开关柜51内的易过温点，通常为动触头54和静触头53的连接处安装有气体存储和释放装置11，在开关柜的底部安装有至少一个现场检测终端30。在易过温点温度超出阀值时，气体存储和释放装置释放出CO2气体12，使得柜内CO2气体浓度远超出正常空气中的含量。现场检测终端检测到超标的CO2气体浓度，即发出告警信号。

如图4所示，本发明可对场所内多个开关柜的过温状态进行监测告警。在单个开关柜60和61内的多个过温点可分别安装气体存储和释放装置11，在单个开关柜的底部可安装多个现场检测终端30，各开关柜告警信号通过无线局域网68与后台服务器69进行通信。无线局域网采用当前广泛使用的IEEE802.11g标准，无需重新敷设通信线路，施工方便。在开关柜和后台服务器距离较远时，可加设无线中继器66和67。后台服务器包括无线通信模块70，其构成与上述无线通信单元33相同。后台服务器69还包括监控软件71，该软件能实时显示各开关柜的温度状态，在出现过温时告警，指明发生过温的开关柜，提示工作人员进行相应操作。同时能够向各现场控制终端发出参数设置命令，查询当前控制终端工作状态等。

本发明的工作原理是：

图3中在开关柜51工作时，开关动触头54和开关静触头53相连流过大电流，因此动触头和静触头在长时间的工作下均会产生很高的温度。将气体存储及释放装置11安装于开关动触头54上且接触良好。

在正常情况下，开关动触头54正常工作的温度范围为20℃-75℃，此时图1中气体释放动作机构15不动作，开关柜51内保持正常的空气状态。正常空气中CO₂的浓度为440PPM，转换成电压信号为0.44V。现场控制终端30通过对采样的模拟电压信号进行分析，当幅值在0.44V左右时，说明开关触头运行在正常温度情况。

当开关动触头54长时间工作发热而出现过温时，将引起图1中温度检测装置14动作，触发气体释放动作机构15，不可逆地释放CO₂气体。当CO₂释放后，开关柜内CO₂浓度急速增加，图2中气体检测单元31输出的电压将远远大于正常情况下的0.44V。此时，现场控制终端32检测发现输出电压幅值远大于0.44V时，说明开关触头已过温。将发生现场声光告警信号，同时通过无线通讯单元33，通过无线局域网向后台服务器发送告警信号。

图4中后台服务器接收到该告警信号，指明发生过温的开关柜，提示现场工作人员进行相应操作处理，并记录发生过温的时间、电压幅值等信息，以便日后分析使用。

综上可知，本发明利用了CO₂气体作为过温信号传递的载体，在开关柜内只需安装气体存储及释放装置，无需外加电源，无需任何引出线路，因而不会引入新的故障点。利用气体检测的方法，无需将传感器对准检测点，克服了传统非接触式过温监测方法需要将传感器精确对准检测点的困难，能够适用于任何复杂结构的开关柜。整个系统采用的各种材料和元器件价格低廉、购买方便，具有很高的性价比，具有良好的市场推广前景。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统，其特征在于：在中高压开关柜（51）内的易过温点设置气体存储及释放装置（11），所述的易过温点包括开关动触头（54）和开关静触头（53），所述的气体存储及释放装置（11）包括气体存储单元（13），气体存储单元（13）内充有CO2气体（12），所述的气体存储单元（13）通过气体释放装置（15）与温度监测装置（14）相连接，所述的气体释放装置（15）为刺针，所述的温度监测装置（14）由双金属片构成；在中高压开关柜（51）的底部设置现场检测终端（30），现场检测终端（30）由依次相连接的气体检测单元（31）、现场控制终端（32）、无线通信单元（33）构成，所述的气体检测单元（31）包括CO2气体传感器（34）以及与其相连接的、用于控制气体传感器的启动和复位的控制电路（35），控制电路（35）外接用于存储电压数据和现场控制单元命令的存储电路（36），所述的现场控制终端（32）包括采集气体检测单元传送的电压信号的采样保持单元（37），采样保持单元（37）的输出端连接至主控制电路（38），主控制电路（38）的输出端连接无线通信单元（33），所述主控制电路（38）的输出端还与告警驱动单元（39）相连接，告警驱动单元（39）连接声光联合告警单元（42）；所述的现场检测终端（30）通过无线局域网（68）与后台服务器（69）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统，其特征在于：所述的后台服务器（69）包括无线通信模块（70）以及监控模块（71）。

3.根据权利要求1所述的基于电子鼻技术的中高压开关柜温度监测系统，其特征在于：所述的无线局域网（68）中增设无线中继器（66，67）。