CN110940431A - 无源rfid温度传感装置及高压真空断路器测温系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备监测技术领域，更具体地说，涉及一种无源RFID温度传感装置，包括RFID温度传感器和夹扣结构件，RFID温度传感器安装在夹扣结构件上，而夹扣结构件的夹脚能够稳固地卡接在高压真空断路器的钢片上，从而使得RFID温度传感器能够稳定地设置在动触头表面进行温度采集，既能保证采集到精确的温度数据，而且长时间工作也不会发生松动。本发明还提供一种高压真空断路器测温系统，由无源RFID温度传感装置设于高压真空断路器的动触头表面进行温度采集，数据采集器通过射频增益天线接收温度数据，进一步发送给监测终端，对温度数据进行处理、分析，预测可能潜在的安全隐患，并及时发出预警信号。

Description

无源RFID温度传感装置及高压真空断路器测温系统

技术领域

本发明涉及电力设备监测技术领域，更具体地说，涉及一种无源RFID温度传感装置及高压真空断路器测温系统。

背景技术

户内高压真空断路器作为供配电系统中的开关装置，负责控制主电路的通断，并对电力电路实行控制保护、监视和测量。断路器的接触部分包括动触头和静触头，动静触头在合闸通电的情况下，对应的金属部位会出现温度上升的情况。随着主线路实际用电负荷的增加，触头部分的温度会逐渐升高，在未提前预警的条件下，容易造成高温，损坏相关设备，严重者会导致电力系统瘫痪。

为了保障户内高压真空断路器的运行安全，一般用测温系统对其进行实时监控，当温度超过警戒值时能够提前发出预警信号。测温系统中的温度传感器一般固定连接在动触头上，用于采集动触头的温度。现有的温度传感器固定方式有两种，一种是将温度传感器固定在动触头附近，另一种是固定在动触头表面。第一种固定方式，由于温度传感器与动触头间存在一定的距离间隔，导致采集的温度数据不够准确；第二种固定方式，虽然能采集到更加精确的温度数据，但是由于缺少合适的固定组件，导致温度传感器固定不牢固，容易出现松动，采用螺丝卡扣等固定结构，拆卸又比较麻烦。因此，需要一种既能长时间牢固地固定于动触头上，又能方便拆装的温度传感装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无源RFID温度传感装置，能够解决上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种高压真空断路器测温系统，对户内高压真空断路器进行温度监测，异常时提供预警。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无源RFID温度传感装置，包括：

夹扣结构件，包括安装板和夹脚，所述安装板具有两个侧面，其中一个为安装面；所述夹脚为“冂”形弹性夹板结构，由一个横板和两个竖板固接而成，所述横板的侧边与所述安装板的第一侧边连接；

RFID温度传感器，设置于所述安装面上，包括RFID测温单元和RFID标签天线。

进一步地，所述夹扣结构件还包括两个翼片，两个所述翼片相对地分别与所述安装板第一侧边相邻的两个侧边连接，且所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈夹角。

进一步地，所述夹角为30°～60°。

进一步地，所述翼片具有弹性，自然状态下，所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈第一夹角，当受到外力时，所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈第二夹角，且所述第一夹角大于所述第二夹角。

进一步地，所述安装板和所述翼片一体成型，且由铍铜制成。

进一步地，所述安装板与所述RFID温度传感器之间设有导热硅胶垫。

进一步地，所述RFID温度传感器外部设有耐高温防护套。

进一步地，所述耐高温防护套为设置于所述RFID温度传感器外部的耐高温硅胶套，且所述耐高温硅胶套与所述安装板连接处的缝隙用耐高温导热环氧树脂胶填充密封。

一种高压真空断路器测温系统，包括上述无源RFID温度传感装置、射频增益天线和数据采集器；所述无源RFID温度传感装置通过所述夹脚可拆卸地卡设于高压真空断路器的动触头表面，用于接收所述数据采集器发送的测温指令，并将温度数据发送至所述数据采集器；所述射频增益天线和所述数据采集器连接，设置于与所述无源RFID温度传感装置通信距离内的位置，所述数据采集器通过所述射频增益天线向所述无源RFID温度传感装置发送测温指令并提供能量。

进一步地，还包括监测终端，与所述数据采集器连接，用于获取所述温度数据，并判断是否超过预警值，若超过所述预警值则发出报警信号。

本发明提供一种无源RFID温度传感装置，包括RFID温度传感器和夹扣结构件，RFID温度传感器安装在夹扣结构件上，而夹扣结构件的夹脚能够稳固地卡接在高压真空断路器的钢片上，从而使得RFID温度传感器能够稳定地设置在动触头表面进行温度采集，既能保证采集到精确的温度数据，而且长时间工作也不会发生松动。此外，所述夹扣结构件的夹脚具有弹性，能够卡接于不同尺寸的动触头上，适用范围广泛。本发明提供的无源RFID温度传感装置中的RFID温度传感器利用无源RFID射频技术进行无线数据传输，无需集成电池，体积小巧，重量轻，夹扣结构件可以轻易地将其固定在动触头表面，不易产生松动。

本发明还提供一种高压真空断路器测温系统，包括所述无源RFID温度传感装置、射频增益天线和数据采集器。无源RFID温度传感装置设于高压真空断路器的动触头表面进行温度采集，数据采集器通过射频增益天线一方面接收温度数据，另一方面向无源RFID温度传感装置供电。数据采集器获取的温度数据进一步可以通过有线或无线地方式发送给其他监测终端，监测终端对温度数据进行处理、分析，预测可能潜在的安全隐患，并及时发出预警信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明中无源RFID温度传感装置卡接于动触头前的示意图；

图2为本发明中夹扣结构件的结构示意图；

图3为本发明中翼片与安装面之间夹角的示意图；

图4为本发明中无源RFID温度传感装置卡接于动触头后的示意图；

图5为本发明一个实施例中RFID温度传感器的示意图；

图6为本发明中高压真空断路器测温系统的示意图。

附图标记：100-无源RFID温度传感装置，110-夹扣结构件，111-安装板，112-夹脚，1121-横板，1122-竖板，1123-卡脚，113-翼片，120-RFID温度传感器，121-RFID测温单元，122-RFID标签天线，200-动触头，300-射频增益天线，400-数据采集器，500-监测终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明中无源RFID温度传感装置卡接于动触头前的示意图；图2为本发明中夹扣结构件的结构示意图；图3为本发明中翼片与安装面之间夹角的示意图；图4为本发明中无源RFID温度传感装置卡接于动触头后的示意图；图5为本发明一个实施例中RFID温度传感器的示意图；图6为本发明中高压真空断路器测温系统的示意图。

如图1和图2所示，一种无源RFID温度传感装置100，包括夹扣结构件110和RFID温度传感器120。所述RFID温度传感器120固设于所述夹扣结构件110上，再将所述夹扣结构件110卡接于高压真空断路器的动触头200上，从而将RFID温度传感器120设置于所述动触头200表面，采集温度数据。

所述夹扣结构件110包括安装板111和夹脚112。所述安装板111为薄板状结构，具有两个侧面，其中一个为安装面，所述RFID温度传感器120固接于安装面上，另一面为与所述动触头200表面接触的接触面。所述夹脚112为“冂”形弹性夹板结构，具有一个横板1121和两个竖板1122。所述夹脚112与所述安装板111固定连接，两者通过各自的一条侧边进行连接，具体为：所述横板1121的侧边与所述安装板111的第一侧边连接。所述横板1121有两条侧边，其两条侧边均可以作为与安装板111连接的侧边。所述安装板111则具有四条侧边，其四条侧边也均可以作为与横板1121连接的侧边，此处为了便于说明，特别将安装板111上与横板1121连接的那条侧边称为第一侧边。

此外，为了使所述夹脚112更稳定地卡扣在动触头200上，还可以在所述竖板1122的活动端部形成卡脚1123，简单的加工方式为：将两个所述竖板1122的活动端部分别向内弯折形成所述卡脚1123。

所述夹扣结构件110上的夹脚112具有弹性，受力后两个竖板1122之间的间距可以变大，从而可以稳固地卡在所述动触头200的钢片上。此时，所述安装板111的接触面与动触头200表面相接触，进而将动触头200产生的热量传导至所述RFID温度传感器120，实现温度采集，因此，本发明中的安装板111为可导热的材料制成，比如金属材料等，优选地，所述安装板111由铍铜加工制成。

进一步为了提高所述夹扣结构件110的稳定性，还可以在所述安装板111的两个相对的侧边分别连接翼片113。由于所述夹脚112连接于所述安装板111的第一侧边，因此，翼片113连接于所述第一侧边相邻的两个侧边，并且所述翼片113所在平面与所述安装板111所在平面之间呈一定夹角α，总体上所述翼片113朝向所述安装板111接触面的方向倾斜延伸。当所述安装板111与所述动触头200接触后，所述翼片113分别支撑在安装板111两侧的触动头环形表面上，为所述安装板111提供支撑。如图3所示，所述夹角α优选为30°～60°。

此外，所述翼片113优选由导热材料制成，如此可以将动触头200表面的热量传导至所述安装板111，从而增加所述夹扣结构件110的导热性能。考虑到结构的稳定性和加工难度，所述翼片113可以采用与所述安装板111一样的材料，一体成型制成，比如所述翼片113与所述安装板111均采用铍铜，一体成型加工制成，这样既保证了整体结构的稳定性，而且加工难度也大为降低。

进一步地，增加了所述翼片113结构后，为了使所述夹扣结构件110适用于不同直径/表面弧度的动触头200，可以将所述翼片113构造成弹性件。当所述夹扣结构件110扣接在所述动触头200上时，所述翼片113受到所述动触头200环形表面向上的力，所述翼片113发生形变，可以与所述动触头200表面更加紧密地接触。更具体来说，在自然状态下，所述翼片113所在平面与所述安装面所在平面之间呈第一夹角，当受到外力时，所述翼片113所在平面与所述安装面所在平面之间呈第二夹角，且所述第一夹角大于所述第二夹角。

如图1和图4所示，所述夹扣结构件110安装过程：将所述夹脚112卡在真空断路器的动触头200钢片上，用力下压，当听见“咔哒”声时，说明所述卡脚1123已下沉至钢片内部，夹脚112夹持完成，所述翼片113支撑在所述动触头200的环形外径上，此时，所述夹扣结构件110整体牢固地卡接于所述动触头200上。

所述RFID温度传感器120，设置于所述安装面上，用于采集动触头200的温度数据。所述RFID温度传感器120包括RFID测温单元121和RFID标签天线122。所述RFID测温单元121进一步包括温度传感芯片、测温电路和无源RFID电路。所述测温电路收到测温指令后，驱动所述温度传感芯片获取动触头200的温度数据；所述无源RFID电路从所述测温电路获取所述温度数据后，通过所述RFID标签天线122将所述温度数据发送给对应的阅读器。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，所述RFID温度传感器120具有一个长方体外壳，RFID测温单元121设置于所述外壳内部，所述RFID标签天线122设置于所述外壳的顶面上。所述外壳的形状在此不做具体限定，只要能对内部器件起到防护作用即可。

为了增加所述安装板111与所述RFID温度传感器120之间的热传导性能，还可以在所述安装板111与所述RFID温度传感器120之间设置导热垫，所述导热垫的材料在此不做限定，优选采用导热硅胶制成导热硅胶垫。

本实施例中，为了进一步对所述RFID温度传感器120进行防护，还在所述RFID温度传感器120外部设置了耐高温防护套。所述耐高温防护套整体由耐高温硅胶制成，并且在所述耐高温硅胶套与所述安装板111连接处的缝隙用耐高温导热环氧树脂胶进行填充密封，从而保证连接位置无明显空气间隙。

如图6所示，一种高压真空断路器测温系统，包括上述无源RFID温度传感装置100、射频增益天线300和数据采集器400。

所述无源RFID温度传感装置100通过所述夹脚112可拆卸地卡设于高压真空断路器的动触头200表面，用于接收所述数据采集器400发送的测温指令，并将温度数据发送至所述数据采集器400。

所述射频增益天线300和所述数据采集器400连接，设置于与所述无源RFID温度传感装置100通信距离内的位置。所述数据采集器400通过所述射频增益天线300向所述无源RFID温度传感装置100发送测温指令，并为所述无源RFID温度传感装置100提供所需能量。

进一步地，测温系统还包括监测终端500，与所述数据采集器400连接，用于获取所述温度数据，并判断是否超过预警值，若超过所述预警值则发出报警信号。

所述监测终端500可以是现有的智能终端，内置相应的软件程序，由人为控制或者设定一定的监测频率，不断向所述数据采集器400发送控制指令，利用所述数据采集器400向所述无源RFID温度传感装置100发送测温指令，所述无源RFID温度传感装置100采集的温度数据由RFID标签天线122发出，再由所述数据采集器400通过所述射频增益天线300接收，所述监测终端500再访问所述数据采集器400获取温度数据。所述监测终端500内部可以设定一个预警值，该预警值可以是一个具体的温度数值也可以是一个温度范围，当实测的温度超过所述温度数值或者不在所述温度范围内，则说明动触头200温度异常，从而发出报警信号。

所述监测终端500与所述数据采集器400的连接方式可以是有线也可以是无线方式，比如监测终端500通过数据采集器400上的485通信接口访问、获取温度数据，或者通过WIFI、蓝牙等无线方式获取温度数据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无源RFID温度传感装置，其特征在于，包括：

夹扣结构件，包括安装板和夹脚，所述安装板具有两个侧面，其中一个为安装面；所述夹脚为“冂”形弹性夹板结构，由一个横板和两个竖板固接而成，所述横板的侧边与所述安装板的第一侧边连接；

RFID温度传感器，设置于所述安装面上，包括RFID测温单元和RFID标签天线。

2.如权利要求1所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述夹扣结构件还包括两个翼片，两个所述翼片相对地分别与所述安装板第一侧边相邻的两个侧边连接，且所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈夹角。

3.如权利要求2所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述夹角为30°～60°。

4.如权利要求3所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述翼片具有弹性，自然状态下，所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈第一夹角，当受到外力时，所述翼片所在平面与所述安装面所在平面之间呈第二夹角，且所述第一夹角大于所述第二夹角。

5.如权利要求2所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述安装板和所述翼片一体成型，且由铍铜制成。

6.如权利要求1～5任一项中所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述安装板与所述RFID温度传感器之间设有导热硅胶垫。

7.如权利要求6所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述RFID温度传感器外部设有耐高温防护套。

8.如权利要求7所述的无源RFID温度传感装置，其特征在于，所述耐高温防护套为设置于所述RFID温度传感器外部的耐高温硅胶套，且所述耐高温硅胶套与所述安装板连接处的缝隙用耐高温导热环氧树脂胶填充密封。

9.一种高压真空断路器测温系统，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项中所述的无源RFID温度传感装置、射频增益天线和数据采集器；所述无源RFID温度传感装置通过所述夹脚可拆卸地卡设于高压真空断路器的动触头表面，用于接收所述数据采集器发送的测温指令，并将温度数据发送至所述数据采集器；所述射频增益天线和所述数据采集器连接，设置于与所述无源RFID温度传感装置通信距离内的位置，所述数据采集器通过所述射频增益天线向所述无源RFID温度传感装置发送测温指令并提供能量。

10.如权利要求9所述的高压真空断路器测温系统，其特征在于，还包括监测终端，与所述数据采集器连接，用于获取所述温度数据，并判断是否超过预警值，若超过所述预警值则发出报警信号。

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