CN103913253A - 在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置及其整体化温度标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置及其整体化温度标定方法。该装置的主体为一个由导热材料制成的回型卡槽，该卡槽的一条边贯通有适用于插入光纤光栅感温探针的内嵌式圆柱形孔槽。回型卡槽的内孔形状及尺寸与电能表接线端子相匹配。在回型卡槽内侧设计一个条形开口区域，以保证光纤光栅感温探针与电能表接线端子能够保持最大限度直接接触。整个装置结构简单，能够实时准确感知触头实际温度信息，且安装方便。此外，与该封装相对应的整体化温度标定方法为，利用恒温水浴装置对整体进行逐点温度标定，从而获得基于回型卡槽结构的光纤光栅感温探针整体封装在不同温度下光纤光栅中心波长偏移量与被测接线端子温度变化的对应关系。

Description

在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置及其整体化温度标定方法

  

技术领域

本发明属于电能表温度监测领域，具体涉及一种在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的结构及配套整体化温度标定方法。 

背景技术

在电能表设备领域，电能表接线端子是易出故障的薄弱环节。在长期使用后，由于这些部位接触不良、插接偏心不正等原因，导致接触电阻较大。在大电流情况下该处的发热严重，其结果是接头温度异常。从而加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，从而损坏电能表接线端子。巡检者常规的检查办法很难观察到电能表触头的工作情况。 

常规电能表测温设备都是非接触式测温仪器，容易受电磁场和外部环境温度因素的影响，从而导致测量温度不准确、工作状态不稳定等缺点。相比传统的非接触式测温传感器，光纤光栅感温探针器具有体积小、抗电磁干扰能力强等优点，已经成为目前电能表温度监测领域的研究热点。 

光纤光栅感温探针器测量温度时，不需供电，不受电磁干扰。光纤具有优异的绝缘性能，可以直接安装到电能表接线端子上，实现准确的电能表触头的运行温度在线测量，做到故障的早期预测和报警。当发生故障时，并按相应预案采取安全处理措施。 

电能表接线端子通常工作在通电和断电两种状态下，电能表通断过程伴随着接线端子的垂直方向移动。光纤光栅感温探针器在测量触头温度时需要紧固于触头上，防止触头移动过程对温度测量的影响。此外，电能表接线端子在通电状态下，有强电流流过。因此，封装设计要避免因自身短路造成触头损坏。为了使光纤光栅感温探针器持续稳定的测量电能表接线端子温度，因此需要设计能够紧固于触头、具有快速良好感温效果且避免自身短路的电能表触头专用光纤光栅感温探针封装结构。 

此外，由于常规光纤光栅感温探针器标定方法是直接将光纤光栅感温探针本身置于恒温箱内进行温度标定。而考虑到实际电能表接线端子温度测量还需要配置专用的传感封装结构，因此为有效保证测量精度必须针对电能表使用工况，设计新的温度标定方法。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种能够在电能表接线端子上紧固光纤光栅感温探针的结构及配套整体化温度标定方法，该结构简单易行，使用方便，封装后的光纤光栅感温探针能够准确的对接线端子温度进行实时测量。 

一种在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，该装置的主体为一个由导热材料制成的回型卡槽，卡槽其中一条边贯通有用于插入光纤光栅感温探针的内嵌式圆柱形孔槽，回型卡槽的内孔形状及尺寸与电能表接线端子相匹配。内嵌式圆柱形孔槽用于固定、和保护光纤光栅感温探针，其大小与光纤光栅感温探针的尺寸有关，光纤光栅感温探针紧固于孔槽内，两头用导热硅胶粘住。 

为提高光纤光栅传感器的感温效果，在内部贯通内嵌式圆柱形孔槽的卡槽边的内侧开有一个条形开口区域，该开口区域与内嵌式圆柱形孔槽相通，其开口尺寸与电能表接线端子柱面宽度匹配。通过开口区域将光纤光栅感温探针直接与电能表接线端子柱面接触，从而缩短测温系统的响应时间并提高测量灵敏度。 

为避免卡槽自身短路造成触头损坏，在回型卡槽的另一条边上还设置有一个断口。

所述回型卡槽最好采用的材料为紫铜。可以将电能表接线端子热量快速传递至光栅温度传感探针。 

一种在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置的整体化温度标定方法，将包含光纤光栅感温探针的回型卡槽封装整体置于恒温水浴装置进行逐点温度标定，以获得回型卡槽结构光纤光栅感温探针整体封装在不同温度下光纤光栅中心波长偏移量与被测温度变化的对应关系。 

本发明的优点是： 

首先，由于整个光纤温度感温探针封装结构体积小，且整个封装材质采用导热性能优良的紫铜，能够在不影响电能表正常工作的情况下实现对电能表接线端子的实时温度测量。其次，回型卡槽的设计结构简单，可以将光纤光栅感温探针紧固于电能表接线端子上。同时回型卡槽的一边设置有一个断口，从而避免卡槽自身短路造成触头损坏。再次，长方形开口区域能够有效提高光纤光栅感温探针与电能表接线端子柱面的接触效果，这种设计有助于提高整个测温系统响应速度和测量精度。最后，将光纤光栅感温探针与整个回型卡槽封装作为整体，浸入恒温水浴装置进行温度标定。这种标定方法能够避免由于仅对光纤光栅感温探针标定而未考虑回型卡槽封装热耦合效应所造成的温度标定误差，从而可以提高电能表接线端子感温精度。

附图说明

图 1 基于回型卡槽结构的光纤光栅测温探针封装形式。 

图 2 电能表接线端子结构示意图。 

图 3电能表接线端子与回型卡槽结构光纤光栅感温探针封装结构连接示意       图。 

图4 采用温控装置对基于回型卡槽结构的光纤光栅感温探针封装进行整体化温度标定。 

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明： 

参见图1，一种基于回型卡槽结构的电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，该装置的主体为一个由导热材料制成的回型卡槽2，卡槽2其中一条边贯通有用于插入光纤光栅感温探针的内嵌式圆柱形孔槽，用于将整个光纤光栅感温探针1固定于电能表触头且能够有效快速传导触头热量，回型卡槽2的内孔形状及尺寸与电能表接线端子相对应。在内部贯通内嵌式圆柱形孔槽3的卡槽边的内侧开有一个条形开口区域，该开口区域与内嵌式圆柱形孔槽3相通，其开口尺寸与电能表接线端子柱面宽度匹配。

光纤光栅感温探针插入到内嵌式圆柱形孔槽中，其两端可用导热硅胶固定，防止在实际温度测量时光纤光栅感温探针发生横向移动。通过回型卡槽，将整个回型卡槽结构光纤光栅探针封装紧固于电能表接线端子中部如附图2、3所示。在图2中6为电能表接线端子中间部位，在实际测温时光纤光栅探针直接测量该部位。在图3中大电流7流过电能表接线端子8时，用回型卡槽结构光纤光栅探针封装9将整个光纤光栅探针紧固于接线端子上。整个回型卡槽结构光纤光栅探针封装采用紫铜材料。紫铜作为良好的导热材料，可以缩短热传导时间。另外紫铜本身可以保护光纤光栅感温探针不受外力损坏。在回型卡槽的一边设计有一个断口，防止紫铜作为导电材料可能引起的短路现象。 

参见附图4，其配套整体化温度标定方法： 

整体化温度标定装置如图4所示：包括温控仪10、水银温度计11、光纤光栅解调仪12、回型卡槽结构光纤光栅探针整体封装、温控箱。具体实施方法为：将光纤光栅感温探针紧固于探针封装以后，通过回型卡槽将回型卡槽结构光纤光栅探针整体封装紧固于接线端子上。再将其侵入盛满油的恒温装置，光纤光栅感温探针的另一端接光纤光栅解调仪。通过温控仪控制温控箱中油温，以5度为间隔，每个温度点稳定一定时间使其波长稳定即可进入下一个点。并记录此时的光纤光栅感温探针中心波长偏移量，整个温度标定的上限为120度。

以上所述，仅是本发明方法的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术方案对以上实施例所做的任何简单的修改、结构的变化代替均仍属于本发明技术系统的保护范围内。  

Claims (5)

1.一种在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，其特征在于，该装置的主体为一个由导热材料制成的回型卡槽（2），卡槽（2）其中一条边贯通有适用于插入光纤光栅感温探针的内嵌式圆柱形孔槽（3），回型卡槽（2）的内孔形状及尺寸与电能表接线端子相匹配。

2.根据权利要求1所述的在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，其特征在于，在内部贯通内嵌式圆柱形孔槽（3）的卡槽边的内侧开有一个条形开口区域，该开口区域与内嵌式圆柱形孔槽（3）相通，其开口尺寸与电能表接线端子柱面宽度匹配。

3.根据权利要求1或2所述的在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，其特征在于，在回型卡槽（2）的另一条边上设有一个断口。

4.根据权利要求1或2所述的在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针的装置，其特征在于，所述回型卡槽（2）采用的材料为紫铜。

5.一种权利要求1至4任何一项所述在电能表接线端子上封装光纤光栅感温探针装置的整体化温度标定方法，其特征在于，将包含光纤光栅感温探针的回型卡槽封装整体置于恒温水浴装置中进行逐点温度标定，以获得回型卡槽结构光纤光栅感温探针整体封装在不同温度下光纤光栅中心波长偏移量与被测接线端子温度变化的对应关系。