CN103411692A

CN103411692A - 断路器触头测温装置

Info

Publication number: CN103411692A
Application number: CN2013103480561A
Authority: CN
Inventors: 王俊峰; 陈栩; 方寿贤
Original assignee: Nanjing Daqo Automation Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Daqo Automation Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明提供了一种断路器触头测温装置，包括主控制模块、测温模块；主控制模块包括供电电源，微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路；测温模块包括相互电连接的无线供电能量接收电路、测温电路、无线通讯接收电路。本发明解决了原有技术的供电问题，使得测温的可靠性和精确性得到提高，且不影响断路器原有的技术特征和绝缘特性，使用寿命长，适用范围广。

Description

断路器触头测温装置

技术领域

本发明涉及一种断路器触头测温装置，具体涉及一种中压智能断路器触头无线测温装置，属于输变电设备监测的技术领域。

背景技术

配电网的供电经常随着负荷的增长，造成开关柜的触头温度异常升高。由于开关柜的高压断路器和开关柜之间采用动静触头连接，当断路器的触头在大电流或者异常工作状态时，会引起触头接触不良或者接触面的氧化，造成接触电阻增大，使得触头温度过高，引起产品绝缘性能下降，产生高压放电，造成短路致使设备烧毁；根据电力工业的发展，高压开关向智能化发展，具有自诊断功能，使得从定期检修向状态检修过度，触头的温度监测是智能断路器的关键技术之一。

测温技术主要有以下几种：

非接触式红外感应测温：测温精度高，绝缘隔离好处理，价格不高。缺点：探头和被测点需要通视，安装难度大，开关震动会偏离，多个测温点增加成本。

光纤测温：测温范围广，精度高，绝缘好处理。主要缺点是光的调制解调器价格很高，不适合单个断路器的实施，更适合大型变压器和高压电缆的在线测温。

接触式测温：直接在需要检测的点上部署测温传感器，测温精度高，容易实现，成本相对低。

在电力系统的测温中，测温的位置为一次设备容易发生接触不良的位置，电压比较高，要解决绝缘、耐压和爬电距离的问题。为了解决高压的绝缘问题，设计上主要有两点需要考虑：通讯的绝缘隔离，装置的供电电源绝缘隔离；

通讯的绝缘隔离问题可以采用无线通讯的方式解决；

装置在高压端的供电问题，有几种供电方式解决：

电池供电：在高电位的传感器和信号发送装置使用电池供电，优势是简单易行，缺点电池具有工作寿命短、遇高温容易爆炸的危险。使用几个月电池就会消耗完电量，就需要更换电池，而供电设备停电不易，无法及时更换电池。如果工作区域温升过高，电池还存在爆炸的危险。电池供电会在电池耗光后，由于不能及时停电更换，造成测温装置停止工作；并且更换工作量大，给维护工作带来不便。

高压电容降压供电：供电方式可行，但是可靠性低，当进行耐压试验或电网中出现过电压时极易损坏电池取电回路，而且损坏后同样存在停电不易，维修困难的问题。

电流回路自取电：采用小CT磁饱和技术，在一次回路上的电流取电，需要控制好CT的参数和磁饱和曲线，但是存在电流工作的死区，一般在一次电流小于10A的时候，自取电的能量不够维持测温装置的工作，使得测温装置在小负荷电流的时候无法进行测温。使得在小电流工作时的异常状态不能及时发现。

综上，目前测温技术供电采用电池供电、电流回路自取电技术。电池供电存在更换困难、CT取电存在工作死区。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种断路器触头测温装置，这种断路器触头测温装置采用无线供电技术，彻底解决了工作死区问题，具有很强的实用性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种断路器触头测温装置，包括主控制模块、测温模块；所述主控制模块包括供电电源，微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路；所述供电模块，用于给所述微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路提供电能；所述微控制器与所述无线供电发射电路、无线通讯电路电连接；所述无线供电发射电路用于将电能发送给所述测温模块；所述无线通讯电路用于接收所述测温模块的信息，并将接收到的信息发送给所述微控制器；所述测温模块包括相互电连接的无线供电能量接收电路、测温电路、无线通讯接收电路；所述无线供电能量接收电路，用于接收所述无线供电发射电路发送来的电能并将接收到的电能提供能所述测温电路、无线通讯接收电路；所述无线通讯接收电路，用于接收其他相关联设备的信号并发送给所述测温电路。

作为优选的，所述测温电路包括微控制器、测温传感器，所述微控制器接收所述测温传感器电连接。

作为优选的，所述无线通讯接收电路为无线射频通讯电路。

作为优选的，所述测温模块的数目为6个

本发明的优点在于将接触式测温、无线供电技术、无线射频通讯几个技术结合，通过无线供电和无线通讯解决了高压绝缘问题，实现高压电位测温装置和低压电位显示装置的隔离；采用无线射频通讯技术，实现高压电位和低压电位的数据传输；采用无线供电技术、实现测温装置高压电位传感器部分的隔离电源供应；采用无线供电技术后，数据发送的间隔可以提高，提高数据的实时性，也可以避免更换电池的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的断路器触头测温装置模块示意图；

图2是图1主控制模块示意图；

图3是图1测温模块示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明公开一种断路器触头测温装置，一种断路器触头测温装置，包括主控制模块、测温模块；主控制模块包括供电电源，微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路；供电模块，用于给微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路提供电能；微控制器与无线供电发射电路、无线通讯电路电连接；无线供电发射电路用于将电能发送给测温模块；无线通讯电路用于接收测温模块的信息，并将接收到的信息发送给微控制器；测温模块包括相互电连接的无线供电能量接收电路、测温电路、无线通讯接收电路；无线供电能量接收电路，用于接收无线供电发射电路发送来的电能并将接收到的电能提供能测温电路、无线通讯接收电路；无线通讯接收电路，用于接收其他相关联设备的信号并发送给测温电路。

测温电路包括微控制器、测温传感器，微控制器接收测温传感器和无线通讯接收电路的信号并将处理过的信号反馈给测温传感器和无线通讯接收电路。无线接收电路再将微控制器发送来的信号传递给主控制模块。

在本实施例中，无线通讯接收电路为无线射频通讯电路。

在中压端断路器中，测温模块的数目一般为6个。

在本实施例中测温模块中的微控制器（MCU），选用低能耗的ENERGY micro系列的EFM32的MCU，具有超低的运行功耗、超低的待机功耗、外设自主的操作功能、超低的功耗的外设；超低功耗应用的总功耗（能量=功率x时间），包括运行功耗及睡眠时的功耗。EFM32的MCU低功耗设计可以通过减少运行时间和快速唤醒功能，减少能量消耗，通过关闭不需要的外设减少无效的能量浪费。

在本实施例中，无线供电发射电路和无线供电能量接收电路，采用了P2110能量收集接收模块和TX91501能量发射模块。P2110能量收集接收模块给电容充电、可以提供间歇或者脉冲的功率输出、工作频率范围850～950MHz、使用标准的50欧姆天线、模块可以进行能量管理和优化控制。TX91501能量发射模块中心频率915MHz，发射功为3W，P2110-1.2V输出，实际接收功率500uW，RF-DC的转换效率46.9%；测温模块实际可以使用的能量240uW；

主控制模块采用低功耗MCU设计，但是可以持续提供的能量还是不能维持运行，必须采用能量储存技术，因为温度测量变化实时性可以每秒的周期刷新，MCU运行测温的能量较少，主要耗能在无线通讯的发射部分，每隔1～2秒采集一次温度，超过温度变化范围和温度越限主动上报，把采集并将数据发送出去，就可以达到测量的目标。如果按每1分钟做一次无线通讯计算，平均功耗小于20uA/3.6V，通过采用超级电容储能，就可以实现高达1～2秒/次的无线通讯而无线通讯时间实际只有5～10毫秒。

在本实施例中，温度监控装置可以支持多种方式。

本地化的温度终端，具有无线供电、无线zigbee通讯功能、界面显示、报警、温度参数设置、综合分析查询、远程维护等功能。

温度显示功能：可以显示开关柜各个测温点的当前温度、历史温度曲线、温升曲线。通过通讯远传，可以在当地计算机和远程变电站监控系统中显示。

报警功能：绝对值报警、温升越线报警、报警事件记录，可以通过监控系统实现声音、指示灯、短信等方式报警。

设备参数设置：传感器温度矫正、各类预警阀值

综上，本发明将接触式测温、无线供电技术、无线射频通讯几个技术结合，通过无线供电和无线通讯解决了高压绝缘问题，实现高压电位测温装置和低压电位显示装置的隔离；采用无线射频通讯技术，实现高压电位和低压电位的数据传输；采用无线供电技术、实现测温装置高压电位传感器部分的隔离电源供应；采用无线供电技术后，数据发送的间隔可以提高，提高数据的实时性，也可以避免更换电池的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种断路器触头测温装置，其特征在于：包括主控制模块、测温模块；

所述主控制模块包括供电电源，微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路；

所述供电模块，用于给所述微控制器、无线供电发射电路、无线通讯电路提供电能；

所述微控制器与所述无线供电发射电路、无线通讯电路电连接；

所述无线供电发射电路用于将电能发送给所述测温模块；

所述无线通讯电路用于接收所述测温模块的信息，并将接收到的信息发送给所述微控

制器；

所述测温模块包括相互电连接的无线供电能量接收电路、测温电路、无线通讯接收电路；

所述无线供电能量接收电路，用于接收所述无线供电发射电路发送来的电能并将接收到的电能提供能所述测温电路、无线通讯接收电路；

所述无线通讯接收电路，用于接收其他相关联设备的信号并发送给所述测温电路。

2.根据权利要求1所述的断路器触头测温装置，其特征在于：所述测温电路包括微控制器、测温传感器，所述微控制器接收所述测温传感器电连接。

3.根据权利要求1所述的断路器触头测温装置，其特征在于：所述无线通讯接收电路为无线射频通讯电路。

4.根据权利要求1所述的断路器触头测温装置，其特征在于：所述测温模块的数目为6个。