CN110595639A - 一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置 - Google Patents

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李定强
李华鹏
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Abstract

本发明公开了一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置,包括集成在封闭式密封罩内的信号收发单元和能量供应单元；所述能量供应单元包括感应取电模块、电能适配模块和电能存储模块；所述感应取电模块用于从电路导线获取电能；所述电能适配模块连接在感应取电模块与电能存储模块之间，且其输出端连接到信号收发单元，用于对感应取电模块获取的电能进行稳压并分配到信号收发单元和电能存储模块；所述电能存储模块为超级电容。本发明通过改变温度采集装置，采用超级电容取代电池，基于感应取电技术做到带电安装工作，解决了用电池供电寿命短的问题；解决了单独采用感应取电技术供电监测装置在导线电流较小的情况下无法正常工作的问题。

Description

一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，具体而言，涉及一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置。
背景技术
近年来，随着国民经济持续增长，城乡用电量猛增，在用电高峰期，线路供电负荷在极限附近或超极限运行的现象时有发生。随着线路高负荷运行越来越普遍，输电线路导线连接接点温度过高成为线路安全运行的“死穴”。
连接点在高温下运行时会缓慢退火和老化，使其强度损失，强度损失随线夹温度和时间的增加而增大，间断加热对强度损失具有累积作用。由于导线连接不良，连接点温度过高而造成的断线事故时有发生。断线事故由于破坏范围大而成为电网各类事故中危害最大的一类事故。
基于这一危险因素，在现有技术中，针对输电线路的温度在线采集设备也就应运而生，一般分为接触类导线温度采集和非接触类导线温度采集两种类型。
非接触类导线温度采集要求被测量点在视野内并无遮挡、且需要一定的洁净程度，否则很难准确获取被测量点的温度。因此也难易运用于野外输电线路的监测。
而接触类导线温度采集可以采用带电安装，但对电池要求比较高，反复的充放电使电池寿命短，且电池体积和重量与其容积成正比，也决定了整个温度采集装置的重量。过重的温度采集装置对线路的存在一定的破坏性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，通过改变温度采集装置，采用超级电容取代电池，基于感应取电技术做到带电安装工作，解决了用电池供电温升监测装置寿命短的问题；解决了单独采用感应取电技术供电监测装置在导线电流较小的情况下无法正常工作的问题。
为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案具体如下：
一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：包括集成在封闭式密封罩内的信号收发单元和能量供应单元；所述能量供应单元包括感应取电模块、电能适配模块和电能存储模块；
所述感应取电模块用于从电路导线获取电能；
所述电能适配模块连接在感应取电模块与电能存储模块之间，且其输出端连接到信号收发单元，用于对感应取电模块获取的电能进行稳压并分配到信号收发单元和电能存储模块；
所述电能存储模块为超级电容。
进一步地，所述感应取电模块包括封闭铜线圈和整流电路。
具体地，感应取电模块是通过漏磁磁路积蓄能，脉冲传感的动态取电。
进一步地，所述电能适配模块包括开关电路和稳压电路，开关电路入口连接到整流电路输出端，开关电路输出口连接稳压电路，稳压电路输出端分别连接到超级电容合信号收发单元。
进一步地，所述稳压电路上设置有保持电容。
具体地，该保持电容能够在电压瞬间过低时，能够保持电路正常工作数秒。
进一步地，所述电能存储模块包括电容充电控制电路，该电容充电控制电路包括法拉电容、给法拉电容提供控制信号的输入检测、调节触发电平。
进一步地，所述信号收发单元包括温升采集模块、处理器、数据发射模块，处理器分别控制温升采集模块和数据发射模块工作。
进一步地，所述温升采集模块包括测温芯片、测温芯片保护电路，测温芯片采集到的温度信号传递给处理器，温升采集模块由电能适配模块稳压后供电。
进一步地，所述数据发射模块包括射频器，通过近场射频方式将信号传至附近基站，数据发射模块由电能适配模块稳压后供电。
本发明的有益效果在于：本发明区别于现有技术，本发明有效解决了受高压电气安全距离限制，难以实施电气结点发热温度实时在线监测的难题；解决了用电池供电温升监测装置寿命短的问题；解决了单独采用感应取电技术供电监测装置在导线电流较小的情况下无法正常工作的问题。取代了人工巡检，而且真正做到了实时、在线、远程、智能监测电气结点的发热状况、实现超限报警，从而大大提高高压电气设备安全运行的可靠性和智能化水平，为智能电网的建设提供不可或缺的技术支持，且有效推进电力系统的自动化、信息化、数字化、智能化水平，带来显著的电网效益和社会经济效益。
附图说明
图1是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置结构框图；
图2是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置工作原理图；
图3是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置感应取电模块的整流电路图；
图4是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置的电能适配模块电路图；
图5是图4中1部分放大示意图；
图6是图4中2部分放大示意图；
图7是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置的电能存储模块电路图；
图8是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置的温升采集模块电路图；
图9是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置的处理器电路图；
图10是本发明提供的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置的数据发射模块电路图。
附图标记：
1、开关电路；2、稳压电路；3、法拉电容；4、调节触发电平；5、输入检测；6、测温芯片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明的一种或多种实施方式做进一步的详细描述。
图1-图10所示，一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，包括集成在封闭式密封罩内的信号收发单元和能量供应单元；能量供应单元包括感应取电模块、电能适配模块和电能存储模块。
感应取电模块包括封闭铜线圈和整流电路，用于从电路导线获取电能；具体地，感应取电模块是通过漏磁磁路积蓄能，脉冲传感的动态取电。
电能适配模块连接在感应取电模块与电能存储模块之间，且其输出端连接到信号收发单元，用于对感应取电模块获取的电能进行稳压并分配到信号收发单元和电能存储模块；
电能适配模块包括开关电路1和稳压电路2，开关电路1入口连接到整流电路输出端，开关电路1输出口连接稳压电路2，稳压电路2输出端分别连接到超级电容合信号收发单元。
稳压电路2上设置有保持电容。该保持电容能够在电压瞬间过低时，能够保持电路正常工作数秒。
电能存储模块为超级电容，电能存储模块包括电容充电控制电路，该电容充电控制电路包括法拉电容3、给法拉电容3提供控制信号的输入检测5、调节触发电平4。
信号收发单元包括温升采集模块、处理器、数据发射模块，处理器分别控制温升采集模块和数据发射模块工作。温升采集模块包括测温芯片6、测温芯片保护电路，测温芯片6采集到的温度信号传递给处理器，温升采集模块由电能适配模块稳压后供电。数据发射模块包括射频器，通过近场射频方式将信号传至附近基站，数据发射模块由电能适配模块稳压后供电。
远程信号收发单元取代了人工巡检，而且真正做到了实时、在线、远程、智能监测电气结点的发热状况、实现超限报警，从而大大提高高压电气设备安全运行的可靠性和智能化水平。
在具体使用时，感应取电模块的铜线圈作为取能线圈，从高压线路感应取电，其作用原理在于：利用空间电场电位差来采集电能。在高压设备表面，根据与高压设备距离的远近，存在着不同电压的电位。例如高压设备本体是10kV，那离本体1cm的空间，也会存在一个电位，由于空气的绝缘作用，这个电位会低于10kV，比如有5kV。那本体与这个电位就会存在5kV的电位差，连接这两个电位，就会存在电流。基于感应取电技术做到带电安装工作，解决了用电池供电温升监测装置寿命短的问题。
从高压线路获取的电位差经过整流电路后，输入到电能适配模块，而电能适配模块包含有开关电路1和稳压电路2，开关电路1能够防止电压过低时电路工作在异常状态。如图4所示，输入大于4.4V时，Q1打开，随后输入下降到3.0V～4.4V间时，由于VR2输出为高，Q1仍打开，当输入小于3.0V，Q1关闭，防止温度采集异常。同时，稳压电路2中的保持电容C1需在瞬间从4.4V拉低到3.0V以下时，保证电路正常工作数秒。
经过稳压过后的电能分别存储到超级电容中，或直接供电给温升采集模块、处理器和数据发射模块。超级电容解决了单独采用感应取电技术供电监测装置在导线电流较小的情况下无法正常工作的问题。在电能存储模块设置输入检测5，给法拉电容3充电提供控制信号，同时如图5所示，调节触发电平4调至7V可防止电解电容5V时发完一次就复位。
在温升采集模块中，采用PT1000作为测温芯片6，由于PT1000接触高压线路，需要测温芯片保护电路。处理器采用STM8L151F3P3单片机，具体引脚如图7所示。温度芯片采集的温度数据，经处理器集中处理，信号由数据发射模块采用近场射频方式传至附近基站，再由数据处理，通过公网远传至后台。从而取代了人工巡检，而且真正做到了实时、在线、远程、智能监测电气结点的发热状况、实现超限报警，从而大大提高高压电气设备安全运行的可靠性和智能化水平，为智能电网的建设提供不可或缺的技术支持，且有效推进电力系统的自动化、信息化、数字化、智能化水平，带来显著的电网效益和社会经济效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：包括集成在封闭式密封罩内的信号收发单元和能量供应单元；所述能量供应单元包括感应取电模块、电能适配模块和电能存储模块；
所述感应取电模块用于从电路导线获取电能；
所述电能适配模块连接在感应取电模块与电能存储模块之间，且其输出端连接到信号收发单元，用于对感应取电模块获取的电能进行稳压并分配到信号收发单元和电能存储模块；
所述电能存储模块为超级电容。
2.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述感应取电模块包括封闭铜线圈和整流电路。
3.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述电能适配模块包括开关电路和稳压电路，开关电路入口连接到整流电路输出端，开关电路输出口连接稳压电路，稳压电路输出端分别连接到超级电容合信号收发单元。
4.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述稳压电路上设置有保持电容。
5.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述电能存储模块包括电容充电控制电路，该电容充电控制电路包括法拉电容、给法拉电容提供控制信号的输入检测、调节触发电平。
6.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述信号收发单元包括温升采集模块、处理器、数据发射模块，处理器分别控制温升采集模块和数据发射模块工作。
7.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述温升采集模块包括测温芯片、测温芯片保护电路，测温芯片采集到的温度信号传递给处理器，温升采集模块由电能适配模块稳压后供电。
8.根据权利要求1所述的基于感应取电的输电线路节点温升监测装置，其特征在于：所述数据发射模块包括射频器，通过近场射频方式将信号传至附近基站，数据发射模块由电能适配模块稳压后供电。
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