CN109596886B - 一种接触电阻在线监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于接触电阻监测领域，具体是一种接触电阻在线监测装置和方法，所述接触电阻在线监测装置包括处理器以及设置在电气线路回路上的第一电流传感器、第一温度传感器和第二温度传感器；其中，第一温度传感器设置在接触电阻处，第二温度传感器设置在不同于接触电阻所在位置的另一位置处。本发明通过在电气线路回路上的第一电流在安全工作范围内，通过检测电气线路回路的电线温差判断接触电阻是否正常。实现了接触电阻的简单、方便、低成本的在线检测。

Description

一种接触电阻在线监测装置和方法

技术领域

本发明涉及接触电阻监测领域，具体是一种接触电阻在线监测装置和方法。

背景技术

接触电阻作为对导体间呈现的电阻，一般要求接触电阻在10-20 mohm以下。 有的开关则要求在100-500uohm以下。接触电阻过大将存在以下危害：1.使设备的接触点发热；2.时间过长缩短设备的使用寿命；3.严重时会引起电气火灾，造成经济损失。

常规的接触电阻监测是在停电状态下，采用仪表根据欧姆定律计算得到。而且，由于接触电阻很小，采用仪表根据欧姆定律计算接触电阻，需要借助高精度的仪表。

常规的接触电阻测量不仅不能够在线监测，另外，操作麻烦，再者还需要采用超高精度的仪表，增加了监测成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触电阻在线监测装置和方法，它能够简单方便成本较低的实现接触电阻的在线测量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种接触电阻在线监测装置，其中：所述接触电阻在线监测装置包括：

第一电流传感器，设置在电气线路回路的电缆线上，用于监测所述电缆线上的当前电流；其中：所述电气线路回路上存在电缆线和接线端子的连接处，所述电缆线和所述接线端子的连接处形成所述接触电阻；

第一温度传感器，设置在所述电气线路回路上的所述接触电阻所在位置处，用于监测所述接触电阻所在位置处的第一位置温度；

第二温度传感器，设置在所述电缆线的第二位置处，用于监测该电缆线第二位置处的第二位置温度；其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置不同；

通过处理器设置基于负荷电流设置电流梯度和对应温度阈值，所述处理器根据当前负荷电流所处梯度不同，获取与所述当前电流梯度对应的当前温度阈值，且根据所述第一位置温度和所述第二位置温度获得电线温差；

所述处理器还用于通过比较所述电线温差和所述当前温度阈值判断所述接触电阻是否正常；

当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述处理器具体包括：

第一计算模块，连接所述第一温度传感器的输出端和所述第二温度传感器的输出端，用于根据所述第一位置温度和所述第二位置温度获得电线温差；

第一获取模块，连接所述第一电流传感器的输出端，用于根据所述当前电流获取与所述当前电流对应的当前温度阈值；

第一比较判断模块，连接所述第一计算模块和所述第一获取模块两者的输出端，用于比较所述电线温差和所述当前温度阈值两者的大小，并根据比较结果判断所述接触电阻是否正常；当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间间距不小于10mm。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述第二温度传感器设置有至少一个。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述第一温度传感器设置在所述接触电阻处；

所述第二温度传感器设置在所述电缆线上。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述接触电阻在线监测装置还包括报警装置；

所述报警装置连接所述处理器的输出端，用于在所述接触电阻异常时报警。

如上所述的接触电阻在线监测装置，其中，优选的，所述接触电阻在线监测装置还包括通讯模块，所述通讯模块电连接所述处理器的输出端。

一种接触电阻在线监测方法，其中：所述接触电阻在线监测方法包括以下步骤：

获取所述接触电阻所在的电缆线的当前电流；

获取所述接触电阻所在的位置处的第一位置温度；

获取所述电缆线上第二位置处的第二位置温度，其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置不同；

根据所述第一位置温度和所述二位置温度获取所述电气线路回路的电线温差；根据所述当前电流获得所述当前电流对应的当前温度阈值，并根据所述电线温差和所述当前温度阈值判断所述接触电阻是否正常；

当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常；

或/和，获得电流数值和温差数值，在相同时间段，把所述电流数值和温差数值分别对时间积分，获得各时间段的电流时间积分、温度时间积分参数；

预设温度时间积分与电流时间积分的第一比值阈值范围，把所述温度时间积分数值与各时间段的电流时间积分数值的比值与所述第一比值阈值范围比较，超出范围，判断所述接触电阻异常。

通过处理器设置基于负荷电流设置电流梯度和对应温度阈值，所述处理器根据当前负荷电流所处梯度不同，获取与所述当前电流梯度对应的当前温度阈值，且根据所述第一位置温度和所述第一位置温度获得电线温差；

所述处理器检测负荷电流数值，从当前电流进入某一梯度开始到结束，把所述当前电流和电线温差分别对时间积分，获得本次时间段的电流时间积分和温度时间积分参数；并进一步获得该次工作过程的组合参数，所述组合参数包括所在电流阶梯档位、本次时间段的电流时间积分参数、本次时间段的温度时间积分参数，以及本次时间段的起始时间和本次时间段时长；

优选地，所述温度时间积分参数采用单位量纲为摄氏度^.小时。

如上所述接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述第二位置与所述接触电阻所在同一电缆线上，且与所述接触电阻所在位置之间间距不小于10mm。

本发明的有益效果如下：

本发明整个测量过程只需要使用常用的第一电流传感器、第一温度传感器、第二温度传感器和处理器元件即可，一方面借助了电气线路回路的通电流状态，无需停电专门监测；另一方面，采用的监测设备元件简单常见，降低了监测成本，监测过程简单方便。再者，测量过程中采用第一温度传感器和第二温度传感器获取电线温差，避免了环境温度对测量的影响。

电气早期隐患具有信号微弱、变化缓慢、数据量大等特点，尽管这些海量数据中隐藏着各种信息需要表达，但绝大部分数据既没有本地大量储存的价值，也没有占用大容量公网带宽及流量资源上传到云平台的价值。本发明把相同时间段的电流和电线温差对时间积分计算，进行数据聚合优化，大幅度减少有效数据量，提高隐患精度，在早期隐患监测预警中具有显著的实际效果。

附图说明

图1是本发明提供的接触电阻在线监测装置的结构示意图；

1-第一电流传感器，2-第一温度传感器，3-第二温度传感器，4-处理器，41-第一获取模块，42-第一比较判断模块，43-第一计算模块，5-通讯模块，6-报警装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

一种接触电阻在线监测装置，请参阅图1所示，所述接触电阻在线监测装置包括第一电流传感器1、第一温度传感器2、第二温度传感器3和处理器4。

其中，第一电流传感器1用于监测电气线路回路的电缆线上的当前电流，第一温度传感器2和第二温度传感器3分别用于监测电气线路回路的上接触电阻所在位置的温度以及不同于接触电阻所在位置的另一位置处的温度。处理器4用于对第一电流传感器1监测到的当前电流，以及第一温度传感器2和第二温度传感器3监测到的电气线路回路上的不同位置温度进行处理，进而判断接触电阻是否正常。

详细的，第一电流传感器1设置在电气线路回路的电缆线上，用于监测所述电缆线上的当前电流；其中：所述电气线路回路上存在电缆线和接线端子的连接处，所述电缆线和所述接线端子的连接处形成所述接触电阻。

具体实施时，第一电流传感器1可以采用市场上常见的电流传感器即可。

详细的，第一温度传感器2设置在所述电气线路回路上的所述接触电阻的所在位置处，用于监测所述接触电阻所在位置处的第一位置温度；第二温度传感器3设置在所述电缆线上的第二位置处，用于监测该电缆线第二位置处的第二位置温度；其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置为不同位置。

其中，需要说明的是，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间要具有一定的距离，该距离的设置要能够实现避免两位置之间的温度干扰，同时保证两者处于相同的环境温度中。在具体实施例的时候，为保证两者处于相同的环境温度中，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间间距可以设置为不小于10mm。同时，为避免两位置上的第一温度传感器2和第二温度传感器3之间的温度干扰，可以在第一温度传感器2和第二温度传感器3之间设置常规的隔热件，比如：布料或者隔热橡胶等。

同样的，第一温度传感器2和第二温度传感器3选择市场上常用的高精度和高灵敏度的温度传感器即可。在装配上，所述第一温度传感器2设置在电缆线和所述接线端子的连接处位置，所述第二温度传感器3设置在同一所述电缆线上即可，设置可以简单准确的实现温度的检测。

详细的，处理器4的输入端连接所述第一电流传感器1的输出端、所述第一温度传感器2的输出端和所述第二温度传感器3的输出端；所述处理器4用于根据当前电流获取与所述当前电流对应的温度阈值，且根据所述第一位置温度和所述第一位置温度获得电线温差；所述处理器4还用于通过比较所述电线温差和所述当前温度阈值判断所述接触电阻是否正常；当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

或/和，获得电流数值和温差数值，在相同时间段，把所述电流数值和温差数值分别对时间积分，获得各时间段的电流时间积分、温度时间积分参数；

预设温度时间积分与电流时间积分的第一比值阈值范围，把所述温度时间积分数值与各时间段的电流时间积分数值的比值与所述第一比值阈值范围比较，超出范围，判断所述接触电阻异常。

具体的，通过处理器设置基于负荷电流设置电流梯度和对应温度阈值，所述处理器根据当前负荷电流所处梯度不同，获取与所述当前电流梯度对应的当前温度阈值，且根据所述第一位置温度和所述第一位置温度获得电线温差；

所述处理器检测负荷电流数值，从当前电流进入某一梯度开始到结束，把所述当前电流和电线温差分别对时间积分，获得本次时间段的电流时间积分和温度时间积分参数；并进一步获得该次工作过程的组合参数，所述组合参数包括所在电流阶梯档位、本次时间段的电流时间积分参数、本次时间段的温度时间积分参数，以及本次时间段的起始时间和本次时间段时长；

优选地，所述温度时间积分参数采用单位量纲为摄氏度^.小时。在具体实施的时候，所述处理器4可以采用常规的处理芯片即可，例如：可以采用ARM处理器，也可以采用FPGA处理器，具体的型号本领域技术人员可以根据自己的需要进行选择即可。

整个测量过程只需要使用常用的第一电流传感器1、第一温度传感器2、第二温度传感器3和处理器4元件即可，一方面借助了电气线路回路的通电流状态，无需停电专门监测，简单方便；另一方面，采用的监测设备元件简单常见，降低了监测成本，监测过程也非常简单。再者，测量过程中采用第一温度传感器2和第二温度传感器3获取电线温差，避免了环境温度对测量的影响。

作为本实施的优选技术方案，请继续参阅图1所示，所述处理器4具体包括第一计算模块43、第一获取模块41和第一比较判断模块42。其中：

第一计算模块43连接所述第一温度传感器2的输出端和所述第二温度传感器3的输出端，用于根据所述第一位置温度和所述第一位置温度获得电线温差；

第一获取模块41连接所述第一电流传感器1的输出端，用于根据所述当前电流获取与所述当前电流对应的当前温度阈值。

第一比较判断模块42连接所述第一计算模块43和所述第一获取比较模块41两者的输出端，用于比较所述电线温差和所述当前温度阈值两者的大小，并根据比较结果判断所述接触电阻是否正常；当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

其中：所述当前温度阈值由当前电流大小、回路负载、电气线路回路的种类决定。

作为本实施例的优选技术方案，所述接触电阻在线监测装置还包括通讯模块5，所述通讯模块5电连接处理器4，用于与其它设备进行通讯。

另外，可以在电气线路回路的电缆线上设置电流大小调控单元，通过电流大小调控单元调节当前电流大小，通过电流大小调控单元调节电气线路回路的当前电流，如果当前电流在一个范围区间内微调，此时，观察电线温差的变化，以及比较电线温差与该当前电流所对应的当前温差阈值，可以更加方便快捷的判断接触电阻是否正常；如果当前电流微调，电线温差基本不变，且仍小于等于当前温差阈值，则说明接触电阻正常；如果当前电流在一个范围区间内微调，电线温差变化很大，且大于当前电流所对应的当前温差阈值，则说明接触电阻异常。

在具体实施的时候，本实施例可以在电气线路回路上增设串联设置的阻值可调的电阻类元件作为电流大小调控单元，例如：滑动变速器，以调节电气线路回路的当前电流。当然，也可以采用电压值可调的电压组件作为电流大小调控单元，通过施加给电气线路回路不同大小电压来改变电气线路回路的当前电流大小。本领域技术人员可以根据自己的需要进行设置，本领域技术人员不做具体限制。本实施例优选不改变电气线路回路的电压值可调的电压组件作为电流大小调控单元，以减少电气线路回路可能产生接触电阻的位置。

作为本实施例的优选的技术方案，请继续参阅图1所示，所述接触电阻在线监测装置还包括报警装置6；所述报警装置6连接所述处理器4的输出端，用于在所述接触电阻异常时报警。

在具体实施的时候，所述报警装置6可以为声光报警装置或语音报警装置，所述报警装置6可以为与处理器4形成集成电路，也可以单独设置。当所述报警装置6单独设置时，所述报警装置6电连接在处理器4所在芯片的引脚上。本领域技术人员可以根据自己的需要进行设置。

优选的，所述第二温度传感器3设置有至少一个；各所述第二温度传感器3沿电气线路回路的电流流通方向分布。各所述第二温度传感器3可以均匀分布，也可以按照设定规则，比如间距按照等差数据的规则，进行分布。通过设置在电气线路回路上的多个所述第二温度传感器3，可以获得电气线路回路上多个位置处的温度，避免只有一个温度传感器时，因温度传感器损坏等自身问题导致的检测误差。

本实施例优选三个第二温度传感器3，三个第二温度传感器3均匀分布，则三个第二温度传感器3相互验证。在相同的当前电流下，三个第二温度传感器3的数值基本一致，则接触电阻正常。

实施例2：

本发明的又一实施例提供了一种接触电阻在线监测方法，该接触电阻在线监测方法的实施基于实施例1所提供的接触电阻在线监测装置，其中：所述接触电阻在线监测方法包括以下步骤：

步骤S1：获取所述接触电阻所在的电气线路回路的电缆线的当前电流。

具体的，所述接触电阻和电缆线的关系为：所述电气线路回路上存在电缆线和接线端子的连接处，所述电缆线和所述接线端子的连接处形成所述接触电阻。在电气线路回路上设置第一电流传感器1，优选第一电流传感器1设置在电气线路回路上靠近电缆线和接线端子的连接处的位置设置，通过第一电流传感器1实时监测电缆线的电流，即本实施例的当前电流。

在本实施例中，优选电气线路回路上的当前电流的大小可调，具体的，可以在气线路回路上设置电流大小调控单元实现当前电流的大小可调。电流大小调控单元可以为串联设置在电气线路回路上的电阻类元件，例如滑动变速器；也可以采用电压值可调的电压组件。前者通过改变电气线路回路上的总电阻的大小进而实现当前电流的调节，具有调节简单方便的优点。后者通过改变施加在气线路回路上的总电压的大小进而实现当前电流的调节，具有不增加额外接触电阻的特点。本实施例优选后者。

步骤S2：获取所述电气线路回路上所述接触电阻所在的位置处的第一位置温度；

具体的，可以通过设置在所述接触电阻处的第一温度传感器2实时监测所述电气线路回路上所述接触电阻所在的位置处的温度，并将该温度信号定义为第一位置温度。

步骤S3：获取所述电气线路回路上第二位置处的第二位置温度，其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置为不同位置；

具体的，可以定义电气线路回路上不同于接触电阻所在位置的另一位置为第二位置，在电气线路回路的第二位置上设置第二温度传感器3，利用第二温度传感器3实时监测电气线路回路的第二位置处的温度，并定义为第二位置温度。

其中，需要说明的是，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间要具有一定的距离，该距离需要能够实现避免两位置之间的温度干扰，同时保证两者处于相同的环境温度中。在具体实施例的时候，为保证两者处于相同的环境温度中，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间间距可以设置为不小于10mm。同时，为避免两位置上的第一温度传感器2和第二温度传感器3之间的温度干扰，可以在第一温度传感器2和第二温度传感器3之间设置常规的隔热件，比如：布料或者隔热橡胶等。

步骤S4：根据所述第一位置温度和所述二位置温度获取所述电气线路回路的电线温差；

具体的，电线温差为第一位置温度和所述二位置温度的差的绝对值。

可以采用处理器4进行以上数据的存储和处理，具体的，第一温度传感器2实时监测的第一位置温度和第二温度传感器3实时监测的第二位置温度可以传给处理器4存储并处理，处理器4选择如ARM、FPGA等常规的处理芯片即可，第一温度传感器2和第二温度传感器3两者的输出端，直接接入处理器4的输入引脚即可。处理器4对第一位置温度和所述二位置温度进行求差运算。

步骤S5：根据所述当前温度阈值和所述电线温差判断所述接触电阻是否正常。

具体的，第一电流传感器1实时监测的当前电流也传给处理器4存储并处理，在电连接上，即第一电流传感器1的输出端连接处理器4的另一输入引脚。

在本实施例中，处理器4判断所述接触电阻是否正常，具体包括：

步骤S51：根据所述当前电流获得获取与所述当前电流对应的温度阈值；

步骤S52：根据所述第一位置温度和所述第一位置温度获得电线温差；

步骤S52：通过比较所述电线温差和所述当前温度阈值判断所述接触电阻是否正常；当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

该接触电阻在线监测方法直接在电气线路回路电流流通状态下，通过实时监测接触电阻所在位置的温度与电气线路回路上另一位置处的温度的差值，与预设当前温差阈值的比较，进而判断接触电阻的正常或者异常与否，简单、方便、测量成本低。再者，测量过程中采用第一温度传感器和第二温度传感器获取电线温差，避免了环境温度对测量的影响。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本申请的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本申请的较佳实施例，但本申请不以图面所示限定实施范围，凡是依照本申请的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本申请的保护范围内。

Claims (5)

1.一种接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述接触电阻在线监测方法包括以下步骤：

用接触电阻在线监测装置，

获取所述接触电阻所在的电缆线的当前电流；

获取所述接触电阻所在的位置处的第一位置温度；

获取所述电缆线上第二位置处的第二位置温度，其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置不同，所述第二位置与所述接触电阻所在位置之间间距不小于10mm；

根据所述第一位置温度和所述第二位置温度获取所述电缆线回路的电线温差； 获得电流数值和温差数值，在相同时间段，把所述电流数值和温差数值分别对时间积分，获得各时间段的电流时间积分、温度时间积分参数；

预设温度时间积分与电流时间积分的第一比值阈值范围，把所述温度时间积分数值与各时间段的电流时间积分数值的比值与所述第一比值阈值范围比较，超出范围，判断所述接触电阻异常。

2.根据权利要求1所述的接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述接触电阻在线监测装置包括：

第一电流传感器，设置在电气线路回路的电缆线上，用于监测所述电缆线上的当前电流；其中：所述电气线路回路上存在电缆线和接线端子的连接处，所述电缆线和所述接线端子的连接处形成所述接触电阻；

第一温度传感器，设置在所述电气线路回路上的所述接触电阻所在位置处，用于监测所述接触电阻所在位置处的第一位置温度；

第二温度传感器，设置在所述电缆线上的第二位置处，用于监测该电缆线第二位置处的第二位置温度；其中：所述第二位置与所述接触电阻所在位置不同；

处理器，其输入端连接所述第一电流传感器的输出端、所述第一温度传感器的输出端和所述第二温度传感器的输出端；

所述处理器用于根据当前电流获取与所述当前电流对应的当前温度阈值，且根据所述第一位置温度和所述第二位置温度获得电线温差；

所述处理器还用于通过比较所述电线温差和所述当前温度阈值判断所述接触电阻是否正常，当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常，

所述处理器具体包括：

第一计算模块，连接所述第一温度传感器的输出端和所述第二温度传感器的输出端，用于根据所述第一位置温度和所述第二位置温度获得电线温差；第一获取模块，连接所述第一电流传感器的输出端，用于根据所述当前电流获取与所述当前电流对应的当前温度阈值；

第一比较判断模块，连接所述第一计算模块和所述第一获取模块两者的输出端，用于比较所述电线温差和所述当前温度阈值两者的大小，并根据比较结果判断所述接触电阻是否正常；当所述电线温差小于等于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻正常；当所述电线温差大于所述当前温度阈值时，则判断所述接触电阻异常。

3.根据权利要求2所述接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述第二温度传感器设置有至少一个。

4.根据权利要求2所述接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述接触电阻在线监测装置还包括报警装置，所述报警装置连接所述处理器的输出端，用于在所述接触电阻异常时报警。

5.根据权利要求2所述接触电阻在线监测方法，其特征在于：所述接触电阻在线监测装置还包括通讯模块；所述通讯模块连接所述处理器。

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