CN104198081A - 开关柜内部触点温度实时在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是开关柜无线测温系统，其结构包括十二个测温传感器1、四个信号采集器2、读取器3和温度显示处理单元4，其中十二个测温传感器1分别安装固定在开关柜内部需要进行温度监测的触点位置，信号采集器2一端分别安装在距测温传感器1两米范围内，信号采集器2的另一端与读取器3相连，读取器3温度数据信号输出端通过485总线连接温度显示处理单元4的信号输入端，温度显示处理单元4的电压输入端接外部电压，温度显示处理单元4的24V直流电压输出端连接读取器3的电压输入端。优点：具有非侵入性设计、实时在线监测、无线技术可彻底避免电弧和闪络放电、独特的传感器无源设计等特点。

Description

开关柜内部触点温度实时在线监测系统

技术领域

本发明涉及的是一种用于取代现有开关柜内测温装置的开关柜内部触点温度实时在线监测系统。

背景技术

开关设备是衔接整个发电和输配电系统的关键环节，作为配电系统中唯一的可移动部件，开关柜可靠性对整个配电系统的安全运行起到决定性作用。然而开关柜长期工作在高电压，大电流，强磁场的恶劣环境中，恶劣的环境为工程人员对电力设备的巡视、检修带来了巨大的风险。调查显示，设备的工作温度在开关柜故障中成为一个重要的指标，而开关柜故障又是断电的首要原因，同时也经常涉及到人员伤亡事故的发生以及造成重大经济损失。由此可见，开关柜内部电力连接触点的温度值能够及时反映开关柜的运行状态。对电力设备内部触点温度的实时监测能够给我们提供重要的设备运行数据，使我们在故障发生的早期就能适时地采取有效的措施，避免重要安全事故的发生和经济财产的重大损失。因此，温度的监测成为开关柜安全可靠运行的一个重要环节。

现有测温技术都不能为开关柜触点温度监测提供一套令人满意的解决方案，虽然一些技术可以实现触点温度的实时在线监测，但同时这些技术也为开关柜安全运行带来了新的故障隐患，如电弧、闪络和短路等。而现有的开关柜无线测温技术中使用的测温传感器无一例外地需要供电电源，例如需要单独安装钮扣电池。经过一定时间的运行以后，当传感器中钮扣电池电量消耗殆尽时，为了保证测温系统继续运行，就需要将开关设备断电并人工去更换传感器中的钮扣电池，这种方式及其浪费人力，并且开关设备断电会对用户造成一定的经济损失。

发明内容

本发明提出的是一种开关柜内部触点温度实时在线监测系统，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，具有非侵入性、实时在线监测、独特的无源设计以及传感器不需要安装电池或感应取电等特点。

本发明的技术解决方案是：开关柜无线测温系统，其结构包括十二个测温传感器、四个信号采集器、读取器和温度显示处理单元，其中十二个测温传感器分别安装固定在开关柜内部需要进行温度监测的触点位置，信号采集器一端分别安装在距测温传感器两米范围内，信号采集器的另一端与读取器相连，读取器温度数据信号输出端通过485总线连接温度显示处理单元的信号输入端，温度显示处理单元电压输入端接外部电压，温度显示处理单元的24V直流电压输出端连接读取器的电压输入端。

本发明具有以下优点：

1）采用声表面波原理设计测温传感器，传感器本身无需安装电池，也无需感应取电；

2）四个信号采集器，每个信号采集器均能接收来自十二个传感器的温度数据并将接收到的数据送往读取器进行处理；

3）一个读取器，对接收到的四个信号采集器温度数据进行处理、比较和优化，得到十二个传感器最精确的温度值并送往温度显示处理单元；

4）一个温度显示处理单元，通过485总线与读取器进行通讯，获得十二个传感器的温度值并通过7寸LCD触摸彩屏进行实时显示和处理，例如进行温度上限值的设定以及系统通讯地址、波特率的设定等；

5）具有非侵入性设计、实时在线监测（每2秒获取一次温度数据）、无线技术可彻底避免电弧和闪络放电等特点。

附图说明

图1为开关柜无线测温系统的结构示意图。

图2为测温传感器内部原理示意图。

图3为温度显示处理单元内部结构示意图。

图1中的1是测温传感器、2是信号采集器、3是读取器、4是温度显示处理单元。   

具体实施方式

如图1所示，开关柜无线测温系统，其结构包括十二个测温传感器1、四个信号采集器2、读取器3和温度显示处理单元4，其中十二个测温传感器1分别安装固定在开关柜内部需要进行温度监测的触点位置，信号采集器2一端分别安装在距测温传感器1两米范围内，信号采集器2的另一端与读取器3相连，读取器3温度数据信号输出端通过485总线连接温度显示处理单元4的信号输入端，温度显示处理单元4的电压输入端接外部电压，温度显示处理单元4的24V直流电压输出端连接读取器3的电压输入端。

如图2所示，传感器采用声表面波工作原理，其中核心部件是声表面波谐振器，主要由叉指换能器以及左右反射栅组成。

谐振型声表面波温度传感器是通过信号采集器2发射电磁波信号，经过传感器1的叉指换能器转换成声表面波，再由反射栅反射回叉指换能器，然后重新转换为电磁波信号传回给信号采集器2。在信号不断传送的过程中，传感器压电基片的温度发生变化会引起声表面波速度的变化，从而使谐振频率发生改变，实现对被测物体的温度检测。

信号采集器2主要由电磁波发射模块和接收模块组成。电磁波发射模块向测温传感器1发送电磁波，经测温传感器1内部变换后，由电磁波接收模块接收测温传感器1返回的电磁波并将接收到的信号送往读取器3。

读取器3主要由CPU模块、信号采集模块，数据存储模块和通讯模块等组成。读取器3接收来自信号采集器2的信号，并根据收到的信号进行运算和处理，得到各个测温传感器1对应的温度值。读取器3内部存储器可以对计算得到的温度值进行存储，同时通过485通讯模块将温度数据实时地发送到温度显示处理单元4。

如图3所示，温度显示处理单元4主要由CPU模块、信号采集处理模块、485通讯模块、FLASH存储模块、继电器输出模块、液晶显示模块以及电源模块等组成。485通讯模块与读取器3进行通讯，实时地获得12个测温传感器1的温度数据，并将温度数据以及各个传感器对应的位置信息在7寸液晶屏上进行显示。同时存储模块将记录最近两个小时的温度数据，超过两个小时以后，原来存储的数据将逐次被最新的数据所覆盖。用户可以对12个温度的上限值进行设置，当任意一个测温传感器1实测的温度值超过设定的上限值时，装置就会发出报警信息，同时用户可以调出故障点的温度曲线以进行故障原因分析。

实施时，将十二个测温传感器1分别安装固定在开关柜内部需要进行温度监测的触点位置，如母线、断路器输入端、断路器输出端和电缆连接处等。四个信号采集器2可分别就近安装在测温传感器1附近，便于接收传感器1发出的信息。信号采集器2的另一端均与读取器3相连，读取器3获取四个信号采集器2接收到的温度数据后进行比较和优化，以得到各个监测点的最准确的温度值，同时实时地将温度数据通过485总线发送到温度显示处理单元4。温度显示处理单元4获取温度数据后，将十二个温度值以及对应的触点位置实时地在7寸液晶屏幕上进行显示。温度显示处理单元4兼具超温报警等功能，用户可对报警上限值进行设置，当任意一个监测点温度值超过设定的上限值时，装置可发出声光报警信息并提供继电器开出节点，同时调取故障点的温度曲线以便维修人员进行故障分析。

整个系统所需外部电源为220V，交直流通用。外部电压接入温度显示处理单元4对其供电，同时温度显示处理单元4输出24V直流电压为读取器3供电，减少了额外的电源模块消耗。

Claims (5)

1.开关柜无线测温系统，其特征是包括十二个测温传感器(1)、四个信号采集器(2)、读取器(3)和温度显示处理单元(4)，其中十二个测温传感器(1)分别安装固定在开关柜内部需要进行温度监测的触点位置，信号采集器(2)一端分别安装在距测温传感器(1)两米范围内，信号采集器(2)的另一端与读取器(3)相连，读取器(3)温度数据信号输出端通过485总线连接温度显示处理单元(4)的信号输入端，温度显示处理单元(4)电压输入端接外部电压，温度显示处理单元(4)的24V直流电压输出端连接读取器(3)的电压输入端。

2.根据权利要求1所述的开关柜无线测温系统，其特征在于：所述十二个用于监测开关柜内部连接触点温度的测温传感器(1)，无需安装电池，也无需感应取电。

3.根据权利要求1所述的开关柜无线测温系统，其特征在于：所述四个信号采集器(2)，每个信号采集器均能接收来自十二个传感器的温度数据并将接收到的数据送往读取器(3)进行处理。

4.根据权利要求1所述的开关柜无线测温系统，其特征在于：所述一个读取器(3)，对接收到的四个信号采集器(2)的温度数据进行处理、比较和优化，得到十二个传感器最精确的温度值并送往温度显示处理单元(4)。

5.根据权利要求1所述的开关柜无线测温系统，其特征在于：所述一个温度显示处理单元(4)，通过485总线与读取器(3)进行通讯，获得十二个传感器的温度值并通过7寸LCD触摸彩屏进行实时显示和处理。