CN109459080A - 一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，包括远程监控端和若干检测端，检测端包括无线温度检测单元、无线湿度检测单元、监测单元，无线温度检测单元、无线湿度检测单元通过无线网络与监测单元连接，监测单元通过网络与远程监控端相连，无线温度检测单元通过扎带机构固定于检测点，扎带机构包括载体和设置在载体两侧的扎带，无线温度检测单元设置在载体上，载体下部设置有导热片，在载体内设置有保持导热片与检测点相贴的弹性机构。本发明的优点是：温度检测准确性高；开关柜内无需布线；监测单元与无线温度检测单元、无线湿度检测单元配对便捷；无线温度检测单元、无线湿度检测单元无需电池；便于现场查询信息。

Description

一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及温度监测领域，尤其涉及一种基于无线技术的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统及监测方法。

背景技术

发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电器设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的断路器触头和母排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，使绝缘部件性能劣化，甚至击穿。最终可能导致火灾事故。解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。目前常用的断路器测温的方法有无线测温和光纤测温。光纤测温系统中虽然光纤能够承受一定的电压，但如果在空气湿度相对比较大的情况下会产生延面放电，给电气设备造成安全隐患。这种有线方式的电子仪表不符合电力高压环境测量仪表规范。而且光纤测温安装调试工程量大，不适合改造项目。

中国专利公开号CN205138673U,公开日2016年4月6号，实用新型名称为一种基于无线射频技术的温度在线监测系统，该申请案公开了一种基于无线射频的在线监测系统。其不足之处在于不能通过监测单元直接获取开关柜内各监控点温湿度，导致问题排查时还需要另一人在后台管理服务器上协助，造成人力浪费；无线传感器用电池供电，需要定期更换。

发明内容

本发明主要解决了开关柜内布线困难，安装调试工程量大，现场作业不能获取实时信息及要周期性更换电池的问题，提供了一种易于无需在开关柜内布线、安装便捷、能现场获取信息、无需更换电池的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：包括远程监控端和若干检测端，检测端包括若干用于检测断路器的动触头或母排连接处温度的无线温度检测单元、检测开关柜内湿度的无线湿度检测单元、监测单元，所述的无线温度检测单元、无线湿度检测单元通过无线网络与监测单元连接，监测单元通过网络与远程监控端相连，所述的无线温度检测单元通过扎带机构固定于检测点，所述的扎带机构包括载体和设置在载体两侧的扎带，无线温度检测单元设置在载体上，载体下部设置有导热片，在载体内设置有保持导热片与动触头或母排紧密相贴的弹性机构。

本发明中无线温度传感单元、无线湿度传感单元利用无线网络与监测单元通信，无线网络使得开关柜内无需布线，无线温度检测单元、无线湿度检测单元安装便捷。无线温度检测单元、无线湿度检测单元通过NFC技术与监测单元配对，使监测单元只能接收到本检测端内无线温度检测单元、无线湿度检测单元传递的信息，避免信息混乱。扎带机构与被测点紧密贴合，提高无线温度检测单元的检测准确性。通过远程监测端能够远程查看多个开关柜内各检测点的实时信息。

作为上述方案的一种优选方案，所述的载体包括位于载体上部分的第一凹槽、位于载体下部分的第二凹槽和盖子，无线温度传感单元设置于第一凹槽内，弹性机构设置于第二凹槽内，盖子上设有弹簧，第一凹槽与第二凹槽之间设有第一通孔相连通，第一凹槽底部嵌有第一导热片，载体底部设有第二导热片，第一导热片与第二导热片之间设置导热材料相连。载体用于放置无线温度检测单元，便于安装。

作为上述方案的一种优选方案，所述的载体中的弹性机构包括导热弹簧及若干支撑弹簧，导热弹簧一端与第二导热片连接，另一端穿过第一通孔与第一导热片连接，支撑弹簧分布于导热弹簧周围，支撑弹簧一端顶在第二导热片上，支撑弹簧另一端连接在第二凹槽底面上。导热弹簧、支撑弹簧能够固定第二导热片且能使第二导热片与检测点紧密贴合，在不受压的情况下能使第二导热片复原，导热弹簧还用于够传递热量。

作为上述方案的另一种优选方案，所述的载体中的弹性机构包括耐热弹性体、推板、导热线和若干承重弹簧，耐热弹性体设置在第二凹槽内，耐热弹性体底部与第二导热片相贴，推板设置在第二凹槽底部与耐热弹性体之间，推板与耐热弹性体相贴，推板与第二凹槽底部之间设有承重弹簧，推板、耐热弹性体上分别设置有与第一通孔相对应的第二通孔和第三通孔，导热线一端连接第二导热片，另一端穿过第一通孔、第二通孔、第三通孔后与第一导热片连接。在载体不受压时，承重弹簧能够给推板一个拉力，减少第二导热片所受的压力，也能使第二导热片复原；在载体受压时，承重弹簧和耐热弹性体产生形变使第二导热片与检测点紧密贴合，导热线将第二导热片的热量传递给第一导热片。

作为上述方案的进一步方案，所述的第二凹槽外侧壁上设有扣槽，第二导热片两端设有倒钩，第二导热片通过倒钩与扣槽扣合固定于载体底部，扣槽外设有保护罩。本方案中，通过倒钩和空腔固定第二导热片，使第二导热片能够承受弹性机构的压力而不脱落，保护罩防止倒钩脱落。

作为上述方案的一种优选方案，所述的无线温度检测单元包括的温度检测微处理模块及分别与其相连的温度检测传感模块、温度检测RF收发模块和温度检测NFC模块；所述的无线湿度检测单元包括湿度检测微处理模块及分别与其相连的湿度检测传感模块、湿度检测RF收发模块和湿度检测NFC模块。本方案中，通过RF收发模块传递信息，无需布线，通过NFC模块用于安装时与监测单元配对，便于安装。

作为上述方案的一种优选方案，在扎带机构的扎带上设置有为无线温度检测单元供电的自取能单元，所述的自取能单元包括依次相连的电场耦合极板、整流模块、储能模块和转换模块。电场耦合极板安装在高压带电器件的上方，整流模块收集电场耦合极板与高压带电器在交流高压下产生的位移电流并将其转化为直流电流为储能模块充电，转换模块调整储能模块输出的电流，为无线温度检测单元、无线湿度检测单元供电，使无线温度检测单元、无线湿度检测单元无需频繁更换电源。

作为上述方案的一种优选方案，所述的监测单元包括电源模块、处理模块及分别与处理模块相连的显示模块、报警模块、通讯模块和输入模块。电源模块为监测单元供电，处理模块对信息进行处理、储存，报警模块在检测到温度高于告警值时进行声光报警，通讯模块进行数据的传递、接收，显示模块和输入模块用于工作人员现场查询。方便工作人员现场作业。

本发明还提供一种变电站高压开关柜温湿度在线监测方法，采用上述变电站高压开关柜温湿度在线监测系统对开关柜内的温湿度进行实时监测，方法包括：

a.无线温度检测单元检测断路器的动触头和母排连接处温度，并将温度信息传递给监测单元；

b.监测单元在显示屏上显示各检测点温度信息并传递给远程监控端；

c.远程监控端将接收到的信息结合时间制曲线图和表格；

d.远程监控端周期性分析各检测点温度曲线图，当某点温度低于预设告警值但高于预警值，且在曲线图上呈上升趋势，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员进行预警；

e.当某点温度高于预设告警值时，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员并控制监测单元开始声光告警，同时通过网络电话呼叫该工作人员；

f.温度过高点温度恢复正常时，发送短信告知工作人员,解除告警。

本发明的优点是：扎带机构与检测点紧密贴合，温度检测准确性高；检测端内部采用无线网络通信，开关柜内无需布线，安装灵活；监测单元与无线温度检测单元、无线湿度检测单元配对便捷、不易混淆；无线温度检测单元、无线湿度检测单元无需频繁更换电池;监测单元带有显示模块和输入模块，便于现场查询信息。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为载体的一种结构示意图。

图3为载体的另一种结构示意图。

图4为自取能模块的一种结构示意图。

1-远程监控端 2-检测端 3-监测单元 4-无线温度检测单元 5-无线湿度检测单元 6-盖子 7-弹簧 8-第一凹槽 9-第一导热片 10-第二凹槽 11-导热弹簧 12-第二导热片 13-支撑弹簧 14-第一通孔 15-承重弹簧 16-第二通孔 17-推板 18-扣槽 19-耐热弹性体 20-导热线 21-第二通孔 22-电池耦合极板 23-整流模块 24-储能模块 25-转换模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1：

本实施例一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，如图1所示，包括远程监测端1和若干个检测端2。检测端2包括监测单元和若干个无线温度检测单元4和一个无线湿度检测单元5。无线温度检测单元4用于检测断路器的动触头或母排连接处温度，通过扎带机构固定，无线湿度检测单元5用于监测开关柜内湿度，通过扎带固定。扎带机构包括扎带和载体。

如图2所示，载体包括放置无线温度检测单元4的第一凹槽8，第二凹槽10，传递热量的第一导热片9、导热弹簧11、第二导热片12、固定无线温度检测单元4的盖子7、弹簧6和放置于第二凹槽10的支撑弹簧13。导热弹簧11、支撑弹簧13用于固定第二导热片，使第二导热片在不受压时复原，在受压时能紧密贴合检测点，导热弹簧11还用于传递热量。

设置在扎带上的自取能模块为无线温度检测单元4、无线湿度检测单元5供电。如图4所示，自取能模块包括依次相连的电池耦合极板22、整流模块23、储能模块24和转换模块25，电场耦合极板22安装于检测点旁的高压带电器件的上方。

安装无线温度检测单元4、无线湿度检测单元5前，将无线温度检测单元4、无线湿度检测单元5的NFC感应区靠近监测单元3的NFC感应区，完成无线温度检测单元4、无线湿度检测单元5与监测单元3之间的配对。监测单元3和远程监测端1可设置告警温度值，当温度高于告警温度值时监测单元3开始声光报警，远程监测端1将温度过高点的编号及开关柜编号以短信形式发送给工作人员。

对应的，本实施例提出一种变电站高压开关柜温湿度在线监测方法，包括如下步骤：

a.无线温度检测单元检测断路器的动触头和母排连接处温度，并将温度信息传递给监测单元；

b.监测单元在显示屏上显示各检测点温度信息并传递给远程监控端；

c.远程监控端将接收到的信息结合时间制曲线图和表格；

d.远程监控端周期性分析各检测点温度曲线图，当某点温度低于预设告警值但高于预警值，且在曲线图上呈上升趋势，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员进行预警；

e.当某点温度高于预设告警值时，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员并控制监测单元开始声光告警，同时通过网络电话呼叫该工作人员；

f.温度过高点温度恢复正常时，发送短信告知工作人员,解除告警。

实施例2：

本实施例一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，与实施例1相比，载体结构有所改变，区别在于第二凹槽中弹性机构的结构及第二导热片12的固定方式不同。如图3所示，载体的第二凹槽末端各设有扣槽18，第二导热片12两端设有倒钩，第二导热片12通过倒钩与扣槽扣合固定与载体底部，扣槽外设有保护罩。弹性机构包括耐热弹性体19、推板17、导热线20和若干承重弹簧15，耐热弹性体设置在第二凹槽内，耐热弹性体19底部与第二导热片12相贴，推板设置在第二凹槽底部与耐热弹性体之间，推板17与耐热弹性体19相贴，推板17与第二凹槽底部之间设有承重弹簧15，推板17、耐热弹性体上分别设置有与第一通孔14相对应的第二通孔16和第三通孔21，导热线20一端连接第二导热片，另一端穿过第一通孔14、第二通孔16、第三通孔21后与第一导热片9连接。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了无线温度监测单元、无线湿度监测单元、监测单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是: 包括远程监控端（1）和若干检测端（2），检测端（2）包括若干用于检测断路器的动触头或母排连接处温度的无线温度检测单元（4）、检测开关柜内湿度的无线湿度检测单元（5）、监测单元（3），所述的无线温度检测单元（4）、无线湿度检测单元（5）通过无线网络与监测单元连接，监测单元（3）通过网络与远程监控端（1）相连，所述的无线温度检测单元（4）通过扎带机构固定于检测点，所述的扎带机构包括载体和设置在载体两侧的扎带，无线温度检测单元（4）设置在载体上，载体下部设置有导热片，在载体内设置有保持导热片与动触头或母排紧密相贴的弹性机构。

2.根据权利要求1所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的载体包括位于载体上部分的第一凹槽（8）、位于载体下部分的第二凹槽（10）和盖子（6），无线温度传感单元（4）设置于第一凹槽（8）内，弹性机构设置于第二凹槽（10）内，盖子（6）上设有弹簧（7），第一凹槽（8）与第二凹槽（10）之间设有第一通孔（14）相连通，第一凹槽（8）底部嵌有第一导热片（9），载体底部设有第二导热片（12），第一导热片（9）与第二导热片（12）之间设置导热材料相连。

3.根据权利要求2所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的载体中的弹性机构包括导热弹簧（11）及若干支撑弹簧（13），导热弹簧（11）一端与第二导热片（12）连接，另一端穿过第一通孔（14）与第一导热片（9）连接，支撑弹簧（13）分布于导热弹簧（11）周围，支撑弹簧一端顶在第二导热片上，支撑弹簧另一端连接在第二凹槽底面上。

4.根据权利要求2所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的载体中的弹性机构包括耐热弹性体（19）、推板（17）、导热线（20）和若干承重弹簧（15），耐热弹性体设置在第二凹槽内，耐热弹性体（19）底部与第二导热片（12）相贴，推板设置在第二凹槽底部与耐热弹性体之间，推板（17）与耐热弹性体（19）相贴，推板（17）与第二凹槽底部之间设有承重弹簧（15），推板（17）、耐热弹性体上分别设置有与第一通孔（14）相对应的第二通孔(16)和第三通孔(21)，导热线（20）一端连接第二导热片，另一端穿过第一通孔(14)、第二通孔(16)、第三通孔（21）后与第一导热片（9）连接。

5.根据权利要求4所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的第二凹槽（10）外侧壁上设有扣槽（18），第二导热片（12）两端设有倒钩，第二导热片（12）通过倒钩与扣槽（18）扣合固定于载体底部，扣槽外设有保护罩。

6.根据权利要求1所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的无线温度检测单元包括的温度检测微处理模块及分别与其相连的温度检测传感模块、温度检测RF收发模块和温度检测NFC模块。

7.根据权利要求1所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的无线湿度检测单元包括湿度检测微处理模块及分别与其相连的湿度检测传感模块、湿度检测RF收发模块和湿度检测NFC模块。

8.根据权利要求1所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：在扎带机构的扎带上设置有为无线温度检测单元（4）供电的自取能单元，所述的自取能单元包括依次相连的电场耦合极板（22）、整流模块（23）、储能模块（24）和转换模块（25）。

9.根据权利要求1所述的变电站高压开关柜温湿度在线监测系统，其特征是：所述的监测单元包括电源模块、处理模块及分别与处理模块相连的显示模块、报警模块、通讯模块和输入模块。

10.一种变电站高压开关柜温湿度在线监测方法，采用权利要求1-9任一项中的系统，其特征是：包括以下步骤：

a.无线温度检测单元检测断路器的动触头和母排连接处温度，并将温度信息传递给监测单元；

b.监测单元在显示屏上显示各检测点温度信息并传递给远程监控端；

c.远程监控端将接收到的信息结合时间制曲线图和表格；

d.远程监控端周期性分析各检测点温度曲线图，当某点温度低于预设告警值但高于预警值，且在曲线图上呈上升趋势，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员进行预警；

e.当某点温度高于预设告警值时，记录该检测点编号、开关柜编号以短信形式发送给相应工作人员并控制监测单元开始声光告警，同时通过网络电话呼叫该工作人员；

f.温度过高点温度恢复正常时，发送短信告知工作人员,解除告警。