CN107941354B - 一种智能测温绝缘塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能测温绝缘塞，包括绝缘塞本体，绝缘塞本体包括内嵌式监测传感器、透明玻璃导光柱、铜嵌件、绝缘固封外壳，内嵌式监测传感器、透明玻璃导光柱、铜嵌件固定封装于绝缘固封外壳内，内嵌式监测传感器包括电路系统，电路系统包括测温元件、状态指示灯、无线通讯模块，测温元件与铜嵌件连接，铜嵌件与电缆插拔头连接，状态指示灯与透明玻璃导光柱的底部连接，透明玻璃导光柱的顶部伸出至绝缘固封外壳的外表面；本发明通过测温元件进行电缆内部导体温度监测，通过状态指示灯、透明玻璃导光柱进行监测状态指示，从而达到了直接测量电缆内部导体温度和监测状态现场指示的技术效果。

Description

一种智能测温绝缘塞

技术领域

本发明涉及一种电缆安全监测技术领域，尤其涉及一种智能测温绝缘塞。

背景技术

在电力电缆配电系统所用的环网开关柜、电缆分支箱、预装式变电站等设备中，为了实现设备小型化，一般采用全绝缘式智能绝缘塞与各种配电设备连接，在这些连接部位经常由于安装工艺不良造成接触电阻偏大，长期运行会造成局部温升超标，甚至引起智能绝缘塞烧毁和设备损坏的事故。

为了预防和减少电缆与配电设备之间的连接部位因为温升过高而引起的故障，需要采用合适的方法对该部位的温度进行实时监测。因为连接部位空间小、导电部件全部密封在固体绝缘材料中，目前市场上还没有合适的温度传感器可以用来对全绝缘式智能绝缘塞的安装部位进行准确的温度监测。多数采用测量电缆终端头绝缘体表面的温度，有较大的误差；而其他嵌入式的温度监测的方式，在实现中难以做到良好的绝缘性能和防局部放电性能。在现有的温度监测传感器中，不带有带电指示功能。

中压电缆插拔头，是比较通用的重要电力配电设备，经常需要维护进行现场检修，带电状态指示功能是必不可少的现场维修安装保护内容。当前多数的环网柜等开关设备中，都采用标配带电指示器的方式，而带电指示器不带有温度监测功能，且体积大，连接线较多，安装过程复杂。

随着电力系统智能化的发展，市场需要一种结构简单、成本更低、测量准确、安装方便的，兼容内部导体温度监测和现场带电指示功能的全绝缘式智能绝缘塞，用于中压电力电缆与相关设备连接部位的状态在线监测系统。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种智能测温绝缘塞，通过在绝缘塞内设置内嵌式监测传感器，达到了直接测量电缆内部导体温度和监测状态现场指示的技术效果。

本发明采用如下技术方案实现：

一种智能测温绝缘塞，包括绝缘塞本体，绝缘塞本体包括内嵌式监测传感器、透明玻璃导光柱、铜嵌件、绝缘固封外壳，内嵌式监测传感器、透明玻璃导光柱、铜嵌件固定封装于绝缘固封外壳内，内嵌式监测传感器包括电路系统，电路系统包括测温元件、状态指示灯、无线通讯模块，测温元件与铜嵌件连接，铜嵌件与电缆插拔头连接，状态指示灯与透明玻璃导光柱的底部连接，透明玻璃导光柱的顶部伸出至绝缘固封外壳的外表面；

测温元件用于监测电缆内部导体温度，通过无线通讯模块将监测状态信息发送至后台监测管理系统，通过状态指示灯、透明玻璃导光柱进行监测状态指示。

进一步地，内嵌式监测传感器还包括上壳体、下壳体、固定螺钉，上壳体与下壳体卡装连接，固定螺钉固定安装于下壳体上，上壳体的内表面设有一层半导电薄膜，电路系统还包括悬浮电极导线、供电模块，半导电薄膜通过悬浮电极导线与供电模块连接，供电模块与固定螺钉连接；

半导电薄膜、固定螺钉作为绝缘塞本体内感应电场的两极，供电模块采集两极间的电场能并做电能转换。

进一步地，电路系统还包括电源管理模块，电源管理模块包括储能元件。

进一步地，储能元件为超级电容。

进一步地，铜嵌件为堵头螺母，堵头螺母的顶部凹槽处开有一个下沉圆孔，测温元件固定安装于下沉圆孔内。

进一步地，上壳体、绝缘固封外壳的外表面均开设有一个供透明玻璃导光柱穿过的贯穿圆孔，透明玻璃导光柱的底部与状态指示灯正面对接，透明玻璃导光柱的顶部与绝缘固封外壳的外表面平齐。

进一步地，无线通讯模块包括弹簧天线，且采用无线射频通讯433MHz的无线频道。

进一步地，状态指示灯为双色LED贴片型指示灯，监测状态指示包括温度状态指示和带电状态指示，通过变换状态指示灯的颜色进行温度状态指示，通过变换状态指示灯的闪烁频率进行带电状态指示。

进一步地，上壳体与下壳体采用聚酯添加玻纤材料制作，上壳体为一个圆顶柱状盖子，上壳体采用渗碳工艺，半导电薄膜为半导电渗碳薄膜，下壳体为一个圆形平板。

进一步地，供电模块包括高压整流电路、降压电路、低压整流滤波电路，高压整流电路分别与半导电薄膜、降压电路连接，降压电路与低压整流滤波电路连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

一种智能测温绝缘塞，通过测温元件与堵头螺母的直接接触，使得测温元件能直接测量电缆内部导体温度，通过状态指示灯、透明玻璃导光柱进行监测状态指示，从而达到了直接测量电缆内部导体温度和监测状态现场指示的技术效果；通过无线通讯模块将监测状态信息发送至后台监测管理系统，通过电场感应的无源自取电供能方式，使得本发明无需电池、无需任何外部连接，从而大大增加其使用寿命；本发明在整体上功能强大，结构简单，成本低廉，使用寿命长，安装方便，测量准确，性能可靠，易于实现且便与推广。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种智能测温绝缘塞的整体结构示意图；

图2为本发明的一种智能测温绝缘塞的分解结构示意图；

图3为本发明涉及的内嵌式监测传感器的立体示意图；

图4为本发明涉及的内嵌式监测传感器的正面示意图；

图5为本发明涉及的内嵌式监测传感器的分解示意图；

图6为本发明的一种智能测温绝缘塞在中压电缆插拔头中的安装位置示意图；

图7为本发明涉及的电路系统的框架示意图。

附图中，100、绝缘塞本体；200、电缆插拔头；1、内嵌式监测传感器；11、上壳体；12、下壳体；13、固定螺钉；14、电路系统；141、悬浮电极导线；142、弹簧天线；143、状态指示灯；144、PCB板；145、测温元件；2、透明玻璃导光柱；3、堵头螺母；31、下沉圆孔；4、绝缘固封外壳；41、贯穿圆孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种智能测温绝缘塞，如图1-图7所示，包括绝缘塞本体100，绝缘塞本体100包括内嵌式监测传感器1、透明玻璃导光柱2、铜嵌件、绝缘固封外壳4，其中，铜嵌件为堵头螺母3，如图1、图2所示，内嵌式监测传感器1、透明玻璃导光柱2、堵头螺母3固定封装于绝缘固封外壳4内，即本实施例中，一种智能测温绝缘塞采用高温固封工艺，增加了性能可靠性和安装灵活性。

其中，如图3-图5所示，内嵌式监测传感器1包括上壳体11、下壳体12、固定螺钉13、电路系统14，其中，上壳体11与下壳体12卡装连接，本实施中公使用三个固定螺钉13，将下壳体12固定安装于堵头螺母3上；

对于上壳体11、下壳体12来说，上壳体11的内表面设有一层半导电薄膜，由于上壳体11采用渗碳工艺，所以半导电薄膜为半导电渗碳薄膜，同时，上壳体11与下壳体12采用聚酯添加玻纤材料制作而成，使得上壳体11与下壳体12具有耐高温、强绝缘性等特性；从外观上来看，上壳体11为一个圆顶柱状盖子，下壳体12为一个圆形平板。

如图5所示，电路系统14包括电源管理模块、悬浮电极导线141、供电模块、状态指示灯143、PCB板144、测温元件145、无线通讯模块，其中测温元件145与堵头螺母3连接，堵头螺母3与电缆插拔头200连接，在本实施中，在堵头螺母3的顶部凹槽处开有一个下沉圆孔31，测温元件145固定安装于下沉圆孔31内，这样测温元件145与堵头螺母3直接连接，从而直接测量到电缆内部导体温度。

结合图1、图2、图5，上壳体11、绝缘固封外壳4的外表面均开设有一个供透明玻璃导光柱2穿过的贯穿圆孔41，透明玻璃导光柱2的底部与状态指示灯143正面对接，透明玻璃导光柱2的顶部伸出至绝缘固封外壳4的外表面，并与绝缘固封外壳4的外表面平齐；通过状态指示灯143生成指示信息，通过透明玻璃导光柱2将指示信息传递至绝缘固封外壳4的外面，从而进行监测状态指示；其中，透明玻璃导光柱2采用实心透明玻璃管，其形状为弧形，其直径为1-2mm；状态指示灯143为双色LED贴片型指示灯，监测状态指示包括温度状态指示和带电状态指示，通过变换状态指示灯143的颜色进行温度状态指示，通过变换状态指示灯143的闪烁频率进行带电状态指示。

同时，本发明的测温元件145使用的为数字式的半导体温度传感器，由于输出方式采用模拟输出的温度传感器需要外加线性化电路及校准，因此会使整体成本增加，而使用数字化接口或频率输出不仅能降低整体成本，同时能使性能更可靠，精准度更高；使用半导体温度传感器较其他类型的温度传感器来说具有易于使用，适合板式安装，整体坚固耐用，总成本较低等优势。

结合上述，对于本实施例来说，实现无源自取电供能方式的具体说明如下：上壳体11上的半导电薄膜为电场感应取电的一个电极，半导电薄膜通过悬浮电极导线141与供电模块连接，将与供电模块连接的固定螺钉13称为电极螺钉，该电极螺钉作为电场感应取电的另一个电极，两个电极形成一个电容器；供电模块包括高压整流电路、降压电路、低压整流滤波电路，高压整流电路包括一个桥堆整流器件，桥堆整流器件与半导电薄膜、整流滤波电路连接；整个内嵌式监测传感器1作为负载，与低压整流滤波电路连接，从而获得电压；其中，整流滤波电路将电路所获得的电源进行整流、滤波、稳压后再输出给用电电路，即通过电场感应来采集绝缘塞本体100内的电场能，从而达到无源自取电供能方式的技术效果，使得本发明无需电池、无需任何外部连接，从而大大增加其使用寿命。

电源管理模块包括用于存储电能的超级电容，通过供电模块得到低压直流电源，并将电能存储在超级电容中，当设备掉电后，内嵌式监测传感器1还可以使用超级电容里面的电能，从而继续保持监测和通讯功能。

结合上述，对于本实施例来说，实现无线通信的具体说明如下：无线通讯模块包括弹簧天线142，弹簧天线142采用弹性铜材制作，焊接在PCB板144上，内嵌式监测传感器1采用无线射频通讯433MHz的无线频道，通过无线433MHz信号的主动发出，将监测状态信息发送至后台监测管理系统，后台监测管理系统内无线接收装置与无线通讯模块的通信范围超过50米。

结合上述，对于本实施例来说，状态指示灯143为双色LED贴片型指示灯，双色LED贴片型指示灯为红绿双色指示灯，能发出红色、绿色和黄色，黄色为红绿两色同时发光所产生的，监测状态指示包括温度状态指示和带电状态指示，其中，实现温度状态指示的具体说明如下：

(1)、当一次设备带电且温度小于65℃时，状态指示灯143闪烁绿色，代表温度正常；

(2)、当一次设备带电且温度大于等于65℃，小于85℃时，状态指示灯143闪烁黄色，代表温度预警；

(3)、当一次设备带电且温度大于等于85℃时，状态指示灯143闪烁红色，代表故障报警；

即通过变换状态指示灯143的颜色进行温度状态指示，用户通过状态指示灯143的发光颜色来判断电缆与设备之间的连接部位是否温度过高。

其中，实现带电状态指示的具体说明如下：当一次设备不带电时，状态指示灯143不闪烁；当一次设备带电时，状态指示灯143闪烁，闪烁频率为一分钟闪烁的次数大于等于一次，颜色不限，即通过变换状态指示灯143的闪烁频率进行带电状态指示，用户通过状态指示灯143是否闪烁来判断设备是否带电。

结合图7，并综合上述，对于本发明的电路系统14总结如下：电路系统14包括电源管理模块、悬浮电极导线141、供电模块、状态指示灯143、PCB板144、测温元件145、无线通讯模块，其中电源管理模块包括超级电容，供电模块包括高压整流电路、降压电路、低压整流滤波电路，无线通讯模块包括弹簧天线142，整体上，由供电模块结合半导电薄膜、电极螺钉生成电能，由超级电容进行存储电能，由测温元件145进行温度监测，由状态指示灯143进行状态显示，由弹簧天线142进行无线信号发送。

本发明提供一种智能测温绝缘塞，如图6所示，在电缆与配电设备之间的连接部位，即为本发明的安装部位。

本发明提供一种智能测温绝缘塞，通过测温元件145与堵头螺母3的直接接触，使得测温元件145能直接测量电缆内部导体温度，通过状态指示灯143、透明玻璃导光柱2行监测状态指示，从而达到了直接测量电缆内部导体温度和监测状态现场指示的技术效果；通过无线通讯模块将监测状态信息发送至后台监测管理系统，通过电场感应的无源自取电供能方式，使得本发明无需电池、无需任何外部连接，从而大大增加其使用寿命；本发明在整体上功能强大，结构简单，成本低廉，使用寿命长，安装方便，测量准确，性能可靠，易于实现且便与推广。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能测温绝缘塞，包括绝缘塞本体，其特征在于：所述绝缘塞本体包括内嵌式监测传感器、透明玻璃导光柱、铜嵌件、绝缘固封外壳，所述内嵌式监测传感器、所述透明玻璃导光柱、所述铜嵌件固定封装于所述绝缘固封外壳内，所述内嵌式监测传感器包括电路系统和固定螺钉，所述电路系统包括测温元件、状态指示灯、无线通讯模块、悬浮电极导线和供电模块，所述测温元件与所述铜嵌件连接，所述铜嵌件与电缆插拔头连接，所述状态指示灯与所述透明玻璃导光柱的底部连接，所述透明玻璃导光柱的顶部伸出至所述绝缘固封外壳的外表面；所述内嵌式监测传感器的内表面设有一层半导电薄膜，所述半导电薄膜通过所述悬浮电极导线与供电模块连接，所述供电模块与所述固定螺钉连接，所述半导电薄膜、所述固定螺钉作为所述绝缘塞本体内感应电场的两极，所述供电模块采集所述两极间的电场能并做电能转换；

所述测温元件用于监测电缆内部导体温度，通过所述无线通讯模块将监测状态信息发送至后台监测管理系统，通过所述状态指示灯、所述透明玻璃导光柱进行监测状态指示。

2.如权利要求1所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述内嵌式监测传感器还包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体卡装连接，所述固定螺钉固定安装于所述下壳体上，所述半导电薄膜设置在所述上壳体的内表面。

3.如权利要求2所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述电路系统还包括电源管理模块，所述电源管理模块包括储能元件。

4.如权利要求3所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述储能元件为超级电容。

5.如权利要求1所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述铜嵌件为堵头螺母，所述堵头螺母的顶部凹槽处开有一个下沉圆孔，所述测温元件固定安装于所述下沉圆孔内。

6.如权利要求2所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述上壳体、所述绝缘固封外壳的外表面均开设有一个供所述透明玻璃导光柱穿过的贯穿圆孔，所述透明玻璃导光柱的底部与所述状态指示灯正面对接，所述透明玻璃导光柱的顶部与所述绝缘固封外壳的外表面平齐。

7.如权利要求1所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述无线通讯模块包括弹簧天线，且采用无线射频通讯433MHz的无线频道。

8.如权利要求1所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述状态指示灯为双色LED贴片型指示灯，所述监测状态指示包括温度状态指示和带电状态指示，通过变换所述状态指示灯的颜色进行温度状态指示，通过变换所述状态指示灯的闪烁频率进行带电状态指示。

9.如权利要求2所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述上壳体与所述下壳体采用聚酯添加玻纤材料制作，所述上壳体为一个圆顶柱状盖子，所述上壳体采用渗碳工艺，所述半导电薄膜为半导电渗碳薄膜，所述下壳体为一个圆形平板。

10.如权利要求2所述的一种智能测温绝缘塞，其特征在于：所述供电模块包括高压整流电路、降压电路、低压整流滤波电路，所述高压整流电路分别与所述半导电薄膜、所述降压电路连接，所述降压电路与所述低压整流滤波电路连接。