CN108318079A - 一种电量和温度监测复合型传感器及电缆状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电量和温度监测复合型传感器及电缆状态监测系统，包括电压采样穿刺刀、电流采样模块、电缆温度监测元件、信号处理模块、通讯模块、零线接线端口以及基座；电压采样穿刺刀安装在基座的内壁，基座设有用于压紧电缆的松紧件，电缆温度监测元件设置在基座内部并与电压采样穿刺刀的根部紧密接触，电流采样模块、信号处理模块和通讯模块设置在基座内部，零线接线端口设置在基座的外表面；信号处理模块分别与电压采样穿刺刀、电流采样模块、电缆温度监测元件、通讯模块以及零线接线端口电连接。本发明能实现电压、电流和温度的同时监测，使监测系统设备大大简化，并且安装时无需进行停电操作，避免了安装过程中对用电单位生产运营的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆安全监测技术，尤其涉及一种电量和温度监测复合型传感器及电缆状态监测系统。
背景技术
电力用户对配电系统低压侧的能效和电缆状态监测有迫切的需求。同时为了实现精细化用电管理及需求侧响应，达到有序用电及节能降耗的目的，除了对总用电回路监测之外，还需扩展到对各分支用电回路进行监测。
原有的监测方法多采用各种电压、电流、温度等独立的仪表，设备多、安装困难、系统繁琐。此外，采集器需要从现场各支路中接入电压信号，安装时要进行停电操作，给用户的生产、运营活动造成影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电量和温度监测复合型传感器，其能实现电压、电流和温度的同时监测，使监测系统设备大大简化，并且安装时无需进行停电操作，避免了安装过程中对用电单位生产运营的影响。
本发明的目的之二在于提供一种电缆状态监测系统，其能实现电压、电流和温度的同时监测，使监测系统设备大大简化，并且安装时无需进行停电操作，避免了安装过程中对用电单位生产运营的影响。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种电量和温度监测复合型传感器，包括电压采样穿刺刀、电流采样模块、电缆温度监测元件、信号处理模块、通讯模块、零线接线端口以及基座；所述基座中间设有用于放置电缆的通孔，所述基座的侧壁设有用于纳入电缆的可封闭开口，所述电压采样穿刺刀安装在所述基座的内壁，所述基座在安装有所述电压采样穿刺刀的一侧的对侧上设有用于压紧电缆的松紧件，所述电缆温度监测元件设置在所述基座内部并与所述电压采样穿刺刀的根部紧密接触，所述电流采样模块、所述信号处理模块和所述通讯模块设置在所述基座内部，所述零线接线端口设置在所述基座的外表面；所述信号处理模块分别与所述电压采样穿刺刀、所述电流采样模块、所述电缆温度监测元件、所述通讯模块以及所述零线接线端口电连接。
进一步地，还包括火线接入端口，所述火线接入端口与所述信号处理模块电连接，所述火线接入端口设置在所述基座的外表面。
进一步地，还包括外部测温探头接线端口，所述外部测温探头接线端口与所述信号处理模块电连接，所述外部测温探头接线端口设置在所述基座的外表面。
进一步地，所述外部测温探头接线端口的数量为两个。
进一步地，所述通讯模块为载波通讯模块和/或无线通讯模块。
进一步地，所述松紧件为螺栓，所述螺栓嵌设在所述基座的内壁上并穿过所述内壁，所述螺栓位于所述通孔内的一端设有绝缘套。
进一步地，所述电流采样模块采用电流互感器，所述电流互感器包括开口磁环和绕在所述开口磁环上的一次绕组和二次绕组，所述开口磁环嵌设在所述基座上并围绕着所述通孔，当所述基座的开口闭合时，所述开口磁环联通为一个环体。
进一步地，所述基座的外表面还安装有载波通讯状态指示灯、无线通讯状态指示灯和电源指示灯。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种电缆状态监测系统，包括终端设备以及上述的电量和温度监测复合型传感器，所述终端设备能够与所述传感器进行通讯。
进一步地，所述终端设备与所述传感器的通讯方式采用载波通讯和/或无线通讯。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该传感器采用一体化复合型设计，通过电压采样穿刺刀、电流采样模块、电缆温度监测元件、信号处理模块、通讯模块、零线接线端口以及基座的结合，实现传统的电流互感器、电压互感器、测温传感器和通讯装置等的融合，可同时实现电源取电、电压信号的采集、电流信号的采集、电缆芯金属导体测温以及通讯等功能；该传感器在安装过程中无需断电，通过基座的开口将电缆纳入基座的通孔内，然后通过控制松紧件将传感器卡装在电缆上，安装简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明提供的一种电量和温度监测复合型传感器的内部结构示意图；
图2为本发明提供的一种电量和温度监测复合型传感器处于闭合状态的立体示意图；
图3为本发明提供的一种电量和温度监测复合型传感器处于开口状态的立体示意图；
图4为本发明提供的一种电量和温度监测复合型传感器的三视图，其中，(a)为正视图，(b)为左视图，(c)为俯视图。
图中：1、电压采样穿刺刀；2、电流采样模块；3、电缆温度监测元件；4、信号处理模块；5、通讯模块；51、载波通讯模块；52、无线通讯模块；6、零线接线端口；7、火线接入端口；8、外部测温探头接线端口；100、基座；101、松紧件；1011、绝缘套；102、载波通讯状态指示灯；103、无线通讯状态指示灯；104、电源指示灯。
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。
请参阅图1至图4，一种电量和温度监测复合型传感器，包括电压采样穿刺刀1、电流采样模块2、电缆温度监测元件3、信号处理模块4、通讯模块5、零线接线端口6以及基座100；基座100中间设有用于放置电缆的通孔，基座100的侧壁设有用于纳入电缆的可封闭开口，电压采样穿刺刀1安装在基座100的内壁，基座100在安装有电压采样穿刺刀1的一侧的对侧上设有用于压紧电缆的松紧件101，电缆温度监测元件3设置在基座100内部并与电压采样穿刺刀1的根部紧密接触，电流采样模块2、信号处理模块4和通讯模块5设置在基座100内部，零线接线端口6设置在基座100的外表面；信号处理模块4分别与电压采样穿刺刀1、电流采样模块2、电缆温度监测元件3、通讯模块5以及零线接线端口6电连接。
该传感器的工作原理如下：
在零线接线端口6接入零线，当电缆纳入基座100的通孔中后，将基座100的开口闭合，然后通过控制松紧件101压紧电缆，使传感器能够直接挂在被测电缆上，并且使得电压采样穿刺刀1刺破电缆绝缘层并与电缆的内部金属导体接触而导入火线，形成交流电源给传感器供电，并采集电压信号；而电流采样模块2在基座100闭合后进行电流信号的采集；由于电压采样穿刺刀1与电缆的内部金属导体接触，而电缆温度监测元件3与电压采样穿刺刀1根部紧密接触，金属导体的温度可通过电压采样穿刺刀1传递到电缆温度监测元件3上，即可实现电缆内部金属导体温度的测量；以上所采集到的电压信号、电流信号以及电缆内部金属导体的温度信息均传输至信号处理模块4，信号处理模块4通过通讯模块5将监测到的电压信号、电流信号以及电缆内部金属导体的温度信息发送至后台设备。
作为一种优选的实施方式，基座100的开口通过开口闭合螺栓控制其紧闭。
作为一种优选的实施方式，还包括火线接入端口7，所述火线接入端口7与所述信号处理模块4电连接，所述火线接入端口7设置在所述基座100的外表面。在安装调试时，当一次电缆不带电时，可通过火线接入端口7导入火线，以对传感器进行供电。
作为一种优选的实施方式，还包括外部测温探头接线端口8，所述外部测温探头接线端口8与所述信号处理模块4电连接，所述外部测温探头接线端口8设置在所述基座100的外表面。通过外部测温探头接线端口8可外接有线式数字型温度传感器，用于外部电气接点温度监测。
作为一种优选的实施方式，所述外部测温探头接线端口8的数量为两个。有线式数字型温度传感器优选用DS18B20型的测温探头，可配置的数量为1至128路，当配置的数量多于一个时，各外接测温探头采用并联的方式。
作为一种优选的实施方式，所述通讯模块5为载波通讯模块51和/或无线通讯模块52。本发明所提供的传感器可配置两种与后台设备通讯的方式：载波通讯和无线通讯。两种通讯方式可以任选一种，亦可同时使用。其中，载波通讯模块51通过电力线进行载波通讯；无线通讯模块52采用433MHz无线通讯模块。
作为一种优选的实施方式，所述松紧件101为螺栓，所述螺栓嵌设在所述基座100的内壁上并穿过所述内壁，所述螺栓位于所述通孔内的一端设有绝缘套1011。松紧件101采用螺栓，通过拧紧螺栓使绝缘套1011挤压被测电缆，进而使电压采样穿刺刀1刺破电缆绝缘层并与电缆的内部金属导体接触。
作为一种优选的实施方式，所述电流采样模块2采用电流互感器，所述电流互感器包括开口磁环和绕在所述开口磁环上的一次绕组和二次绕组，所述开口磁环嵌设在所述基座100上并围绕着所述通孔，当所述基座100的开口闭合时，所述开口磁环联通为一个环体。将开口磁环嵌套在基座100上，当电缆被纳入基座100的通孔中时，关闭基座100的开口，从而使开口磁环闭合形成环体，进而实现电流信号的采集。
作为一种优选的实施方式，所述基座100的外表面还安装有载波通讯状态指示灯102、无线通讯状态指示灯103和电源指示灯104。通过安装指示灯，方便用户确认传感器的工作状态。
本发明提供的一种电量和温度监测复合型传感器实现了电缆负荷电压、电流、电缆内部导体温度和外部电气接点温度的同时一体化监测，通过状态指示灯可以直接了解传感器的工作状态。该传感器工作时不需依靠电池供电，从而可以大大增加其使用寿命。相比于现有的繁琐的测试设备的组合，该传感器具有以下优点：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。
此外，本发明还提供了一种电缆状态监测系统，包括终端设备以及上述的电量和温度监测复合型传感器，所述终端设备能够与所述传感器进行通讯。
该系统通过上述传感器进行电压、电流、电缆内部导体温度和外部电气接点温度的采集，并在终端设备上显示被测电缆的各个监测值，达到同时监测电缆的电量以及非电量的状态的目的。
作为一种优选的实施方式，所述终端设备与所述传感器的通讯方式采用载波通讯和/或无线通讯。通过电力线进行载波通讯，而无线通讯采用433MHz无线通讯模块。通讯方式灵活多变，无需单独的通讯线路，方便可行。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，包括电压采样穿刺刀、电流采样模块、电缆温度监测元件、信号处理模块、通讯模块、零线接线端口以及基座；所述基座中间设有用于放置电缆的通孔，所述基座的侧壁设有用于纳入电缆的可封闭开口，所述电压采样穿刺刀安装在所述基座的内壁，所述基座在安装有所述电压采样穿刺刀的一侧的对侧上设有用于压紧电缆的松紧件，所述电缆温度监测元件设置在所述基座内部并与所述电压采样穿刺刀的根部紧密接触，所述电流采样模块、所述信号处理模块和所述通讯模块设置在所述基座内部，所述零线接线端口设置在所述基座的外表面；所述信号处理模块分别与所述电压采样穿刺刀、所述电流采样模块、所述电缆温度监测元件、所述通讯模块以及所述零线接线端口电连接。
2.如权利要求1所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，还包括火线接入端口，所述火线接入端口与所述信号处理模块电连接，所述火线接入端口设置在所述基座的外表面。
3.如权利要求1所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，还包括外部测温探头接线端口，所述外部测温探头接线端口与所述信号处理模块电连接，所述外部测温探头接线端口设置在所述基座的外表面。
4.如权利要求3所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，所述外部测温探头接线端口的数量为两个。
5.如权利要求1所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，所述通讯模块为载波通讯模块和/或无线通讯模块。
6.如权利要求1所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，所述松紧件为螺栓，所述螺栓嵌设在所述基座的内壁上并穿过所述内壁，所述螺栓位于所述通孔内的一端设有绝缘套。
7.如权利要求1所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，所述电流采样模块采用电流互感器，所述电流互感器包括开口磁环和绕在所述开口磁环上的一次绕组和二次绕组，所述开口磁环嵌设在所述基座上并围绕着所述通孔，当所述基座的开口闭合时，所述开口磁环联通为一个环体。
8.如权利要求1至7任一项所述的电量和温度监测复合型传感器，其特征在于，所述基座的外表面还安装有载波通讯状态指示灯、无线通讯状态指示灯和电源指示灯。
9.一种电缆状态监测系统，其特征在于，包括终端设备以及如权利要求1至8任一项所述的电量和温度监测复合型传感器，所述终端设备能够与所述传感器进行通讯。
10.如权利要求9所述的电缆状态监测系统，其特征在于，所述终端设备与所述传感器的通讯方式采用载波通讯和/或无线通讯。
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