CN111007335A - 一种综合式电气设备运行工况监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备技术领域，具体是一种综合式电气设备运行工况监控系统，包括壳体，壳体两侧外壁的中心处均开设有安装槽，且安装槽的内部设置有安装架，壳体的正面外壁上通过螺钉固定安装有线路板，且线路板远离壳体的另一侧外壁上焊接有呈电性连接分布的显示屏，线路板靠近显示屏正下方的外壁上焊接有等距离呈电性连接结构分布的按键钮。本发明的有益效果采用光、温、电复合判据，提高了监测的准确性；特别对于电缆头这样的特殊部位，增加弧光感应的测光元件后可以更加快速地监测到闪络现象，结合电信号、温度信号复合判据，更加精准地、快速地判断故障部位和类型，对于预防电缆头爆炸有着重要意义。

Description

一种综合式电气设备运行工况监控系统

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体是一种综合式电气设备运行工况监 控系统。

背景技术

工厂环境中电缆头损坏事故经常发生，引起变电站长时间停电；为避免 经济损失及减少停电次数、缩短停电时间，提高供电可靠率，降低电缆头损 坏事故率，显得非常重要；电缆头的电场是一个畸变电场，造成电场畸变的 主要原因是电缆接头制作时电缆的铜屏蔽层、半导体屏蔽层、绝缘、线芯都 必须进行剥切，在电缆接头线芯和屏蔽层的切断处，会产生电应力集中现象， 成为整个接头的薄弱环节；另外由于电缆头安装一般是现场安装，现场安装 条件较差，不可避免会侵入灰尘、气体、水分等杂质，从而影响电缆头绝缘。

使用过程中电缆温度也会因为电流通断造成温差大，导致电缆疲劳、塑 性变形增大，影响绝缘寿命和性能；当电缆头因为各种原因老化后，造成接 触电阻增大，即便是正常的运行电流也会造成电缆头发热、温升过高，从而 导致爆炸及更严重的连锁事故，不利于广泛的推广和普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合式电气设备运行工况监控系统，以解决 上述背景技术中提出的电缆温度也会因为电流通断造成温差大，导致电缆疲 劳、塑性变形增大，影响绝缘寿命和性能；当电缆头因为各种原因老化后， 造成接触电阻增大，即便是正常的运行电流也会造成电缆头发热、温升过高， 从而导致爆炸及更严重的连锁事故的问题。

本发明的技术方案是：一种综合式电气设备，包括壳体，所述壳体两侧 外壁的中心处均开设有安装槽，且安装槽的内部设置有安装架，所述壳体的 正面外壁上通过螺钉固定安装有线路板，且线路板远离壳体的另一侧外壁上 焊接有呈电性连接分布的显示屏，所述线路板靠近显示屏正下方的外壁上焊 接有等距离呈电性连接结构分布的按键钮，且壳体靠近线路板的外壁上卡接 有面框，所述面框远离线路板的另一侧外壁上设置有透明板。

进一步地，所述面框靠近透明板的一侧外壁上开设有矩形槽，且面框与 透明板靠近矩形槽正下方的外壁上均开设有呈等距离结构分布的按键槽，所 述按键槽的内部插接有硅胶按键，且硅胶按键远离透明板的另一端与按键钮 之间互相贴合。

一种综合式电气运行工况监控系统，所述温度测量采用无线传输温度信 号和有线传输温度信号方式相结合：装设温度传感器后影响电气设备整体绝 缘、耐压性能的测温点采用无线传输温度信号的传感器；对设备绝缘、耐压 无影响或影响甚微的测温点，采用有线传输温度信号的传感器；

S1、温度传感器紧贴到高压设备、母线或电缆接点、断路器触头等位置， 安装快捷方便，直接测量温度；温度信号接收器负责温度信号的收发，监测 仪配有液晶显示器实时显示所有被测点温度，并具有标准RS485串行通讯口， 可直接与上位计算机相联组成本地温度监测网络，上位机软件完成接收、存 储、打印、数据分析等功能；

S2、在此基础上，针对现场经常发生电缆头爆炸这一现象，我们在测温 的基础上增加了监测电缆头弧光功能结合判断电信号运行电流复合判据，使 得本产品在监测电气线路温升薄弱点、监测电缆头绝缘、预防电缆头爆炸方 面更加完

进一步地，S1、电缆头复合测温由主单元MC一台及温度传感器标配3路监 测电缆头温度、光传感器标配1路用于监测电缆头所在空间的光信号组成，且 主单元自带电流模块，监测三相电流；

S2、正常情况下显示内容有三个电缆头温度值、三相电流值，同时可以 查看告警温度、主单元地址、运行指示等内容，且当任一测温点测得的温度 值超过报警值可设定时，装置报警接点动作；当任一相电流超过报警值可设 定时，装置报警接点动作；当仅采集到光信号时温度、电流值正常，装置报 警接点动作。

进一步地，所述综合式工况监控系统在电缆头温度、电流值均越限并采 集到光信号时，装置动作，屏幕上显示动作信息，且主单元设有标准工业级 的RS-485接口，用于接入温度监控系统后台电脑。

进一步地，所述光传感器为紫外光传感器，且在电缆头因故障产生闪络 时，紫外光传感器所在环境的紫外光成分突然增加，光传感器内电子元件将 光信号转换为电信号，并传递给主单元；主单元接受到光信号后与电流、温 度信号进行复合判断做出相应动作。

进一步地，所述紫外光传感器具有特有的可见光不响应的可见抑制效果， 避免“假”信号，量子效率高；且紫外光传感器的性能指标为：

探测波长：185到260nm；区域：长度33英尺、角度120°圆锥型；

禁带宽度达到3.4电子伏，响应区域覆盖UVA和UVB波段；

封装：Φ3发光管结构封装；

输出信号：紫外线指数大于2时产生＞20mv的电压输出；

所述紫外光传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿 开关柜二次线路径敷设，带光传感器的一端敷设至电缆头所在空间，以电缆 头发生闪络时可采集到光信号为准；紫外光传感器引线长度标配3米。

进一步地，所述温度传感器采用PT100热电阻，ATD3线式接线，测温范围 宽、精度高、稳定性好、抗干扰能力强，适用于恶劣的使用环境；且温度传 感器的性能指标为：

通道转换开关寄生电势≤0.4μV；

分辨率：电势测量分辨力0.1μV、电阻测量分辨力0.1mΩ；

准确度：电势测量准确度≤0.01％、电阻测量准确度≤0.01％；

测量温度范围：0～300℃；

所述温度传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿开 关柜二次线路径敷设，带温度感器PT100热电阻的一端敷设至电缆头测温部 位；温度传感器引线长度标配3米。

本发明通过改进在此提供一种综合式电气设备运行工况监控系统，与现 有技术相比，具有如下改进及优点：

(1)本发明安全性高：温度传感器和被测点等电位；采用射频技术传输 温度数据，没有任何外接连线；而光纤测温方式有光纤引出，从而安全性降 低。

(2)本发明可靠性高：射频技术不受震动以及灰尘的影响，而红外测温 方式会因震动以及灰尘的原因而降低可靠性和测温精度。

(3)本发明安装方便：温度传感器体积小，可以方便的安装在开关触头， 电缆接头等安装空间狭小的被测点上，与接收装置之间没有接线；光纤测温 方式需要放置光纤；红外测温方式需要调整接收装置的位置，安装都不方便。

(4)本发明组网灵活：系统可通过RS485总线，组成本地温度监测网络； 还可以通过局域网或GPRS移动通讯网将所有数据上传监控中心，组成大范围 的远方温度监测网络。

(5)本发明功能完善：采用光、温、电复合判据，提高了监测的准确性； 特别对于电缆头这样的特殊部位，增加弧光感应的测光元件后可以更加快速 地监测到闪络现象，结合电信号、温度信号复合判据，更加精准地、快速地 判断故障部位和类型，对于预防电缆头爆炸有着重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧视结构示意图；

图3是本发明的后视结构示意图；

图4-11是本发明的电路连接结构示意图。

附图标记说明：

1面框、2壳体、3透明板、4硅胶按键、5安装架、6线路板、7按键钮、8 按键槽、9安装槽、10矩形槽、11显示屏。

具体实施方式

下面将结合附图1至图10对本发明进行详细说明，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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另 一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一 个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一 个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上 或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、 “左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技 术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用 的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所 使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组 合。

本发明通过改进在此提供一种综合式电气设备运行工况监控系统，如图 1-图10所示，一种综合式电气设备，包括壳体2，壳体2两侧外壁的中心处均 开设有安装槽9，且安装槽9的内部设置有安装架5，壳体2的正面外壁上通过 螺钉固定安装有线路板6，且线路板6远离壳体2的另一侧外壁上焊接有呈电性 连接分布的显示屏11，线路板6靠近显示屏11正下方的外壁上焊接有等距离呈 电性连接结构分布的按键钮7，且壳体2靠近线路板6的外壁上卡接有面框1， 面框1远离线路板6的另一侧外壁上设置有透明板3，透明板3对显示屏11起到 了很好的防护作用，延长了显示屏11的使用寿命。

进一步地，面框1靠近透明板3的一侧外壁上开设有矩形槽10，且面框 1与透明板3靠近矩形槽10正下方的外壁上均开设有呈等距离结构分布的按 键槽8，按键槽8的内部插接有硅胶按键4，且硅胶按键4远离透明板3的另 一端与按键钮7之间互相贴合，硅胶按键4使得操作时的舒适性得到了提升， 同时硅胶按键4可对按键钮7起到很好的防护作用。

一种综合式电气运行工况监控系统，所述温度测量采用无线传输温度信 号和有线传输温度信号方式相结合：装设温度传感器后影响电气设备整体绝 缘、耐压性能的测温点采用无线传输温度信号的传感器；对设备绝缘、耐压 无影响或影响甚微的测温点，采用有线传输温度信号的传感器；

S1、温度传感器紧贴到高压设备、母线或电缆接点、断路器触头等位置， 安装快捷方便，直接测量温度；温度信号接收器负责温度信号的收发，监测 仪配有液晶显示器实时显示所有被测点温度，并具有标准RS485串行通讯口， 可直接与上位计算机相联组成本地温度监测网络，上位机软件完成接收、存 储、打印、数据分析等功能；

S2、在此基础上，针对现场经常发生电缆头爆炸这一现象，我们在测温 的基础上增加了监测电缆头弧光功能结合判断电信号运行电流复合判据，使 得本产品在监测电气线路温升薄弱点、监测电缆头绝缘、预防电缆头爆炸方 面更加完

进一步地，S1、电缆头复合测温由主单元MC一台及温度传感器标配3路监 测电缆头温度、光传感器标配1路用于监测电缆头所在空间的光信号组成，且 主单元自带电流模块，监测三相电流；

S2、正常情况下显示内容有三个电缆头温度值、三相电流值，同时可以 查看告警温度、主单元地址、运行指示等内容，且当任一测温点测得的温度 值超过报警值可设定时，装置报警接点动作；当任一相电流超过报警值可设 定时，装置报警接点动作；当仅采集到光信号时温度、电流值正常，装置报 警接点动作。

进一步地，综合式工况监控系统在电缆头温度、电流值均越限并采集到 光信号时，装置动作，屏幕上显示动作信息，且主单元设有标准工业级的 RS-485接口，用于接入温度监控系统后台电脑。

进一步地，光传感器为紫外光传感器，且在电缆头因故障产生闪络时， 紫外光传感器所在环境的紫外光成分突然增加，光传感器内电子元件将光信 号转换为电信号，并传递给主单元；主单元接受到光信号后与电流、温度信 号进行复合判断做出相应动作。

进一步地，紫外光传感器具有特有的可见光不响应的可见抑制效果，避 免“假”信号，量子效率高；且紫外光传感器的性能指标为：

探测波长：185到260nm；区域：长度33英尺、角度120°圆锥型；

禁带宽度达到3.4电子伏，响应区域覆盖UVA和UVB波段；

封装：Φ3发光管结构封装；

输出信号：紫外线指数大于2时产生＞20mv的电压输出；

紫外光传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿开关 柜二次线路径敷设，带光传感器的一端敷设至电缆头所在空间，以电缆头发 生闪络时可采集到光信号为准；紫外光传感器引线长度标配3米。

进一步地，温度传感器采用PT100热电阻，ATD3线式接线，测温范围宽、 精度高、稳定性好、抗干扰能力强，适用于恶劣的使用环境；且温度传感器 的性能指标为：

通道转换开关寄生电势≤0.4μV；

分辨率：电势测量分辨力0.1μV、电阻测量分辨力0.1mΩ；

准确度：电势测量准确度≤0.01％、电阻测量准确度≤0.01％；

测量温度范围：0～300℃；

温度传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿开关柜 二次线路径敷设，带温度感器PT100热电阻的一端敷设至电缆头测温部位； 温度传感器引线长度标配3米。

本发明的工作原理为：该综合式电气设备运行工况监控系统使用时，在 测温的基础上增加了监测电缆中运行电流同时辅以测光电缆头爆炸之前往往 有闪络等现象发生的手段，从而全方位对电缆头的状态予以监控，在电缆头 老化或电缆头制作质量差的情况下预防性发现问题，最大程度地避免电缆头 损害事故的发生；电缆头温度与运行电流之间存在正相关关系，当电缆头发 热超过温度设定值时，装置报警；如果同时出现闪络现象紫外光传感器采集 到光信号，装置跳闸；由于光信号的采集及动作时间极短，整套系统的动作时间也就很快，一般在60ms以内，较单纯测温或测电流过负荷电流要快得多； 如果温度及电流信号在正常范围，单纯采集到光信号，则表明在紫外光传感 器所在空间发生闪络，装置报警，以便提醒运行人员检查相关设备或线路； 由于采用复合判据，不仅提高了可靠性、精确性，同时能够做到快速动作， 对于发现事故隐患、避免电缆头由闪络发展为爆炸有着重要意义。

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 (8)

1.一种综合式电气设备，其特征在于：包括壳体(2)，所述壳体(2)两侧外壁的中心处均开设有安装槽(9)，且安装槽(9)的内部设置有安装架(5)，所述壳体(2)的正面外壁上通过螺钉固定安装有线路板(6)，且线路板(6)远离壳体(2)的另一侧外壁上焊接有呈电性连接分布的显示屏(11)，所述线路板(6)靠近显示屏(11)正下方的外壁上焊接有等距离呈电性连接结构分布的按键钮(7)，且壳体(2)靠近线路板(6)的外壁上卡接有面框(1)，所述面框(1)远离线路板(6)的另一侧外壁上设置有透明板(3)。

2.根据权利要求1所述的一种综合式电气设备，其特征在于：所述面框(1)靠近透明板(3)的一侧外壁上开设有矩形槽(10)，且面框(1)与透明板(3)靠近矩形槽(10)正下方的外壁上均开设有呈等距离结构分布的按键槽(8)，所述按键槽(8)的内部插接有硅胶按键(4)，且硅胶按键(4)远离透明板(3)的另一端与按键钮(7)之间互相贴合。

3.一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：所述温度测量采用无线传输温度信号和有线传输温度信号方式相结合：装设温度传感器后影响电气设备整体绝缘、耐压性能的测温点采用无线传输温度信号的传感器；对设备绝缘、耐压无影响或影响甚微的测温点，采用有线传输温度信号的传感器；

S1、温度传感器紧贴到高压设备、母线或电缆接点、断路器触头等位置，安装快捷方便，直接测量温度；温度信号接收器负责温度信号的收发，监测仪配有液晶显示器实时显示所有被测点温度，并具有标准RS485串行通讯口，可直接与上位计算机相联组成本地温度监测网络，上位机软件完成接收、存储、打印、数据分析等功能；

S2、在此基础上，针对现场经常发生电缆头爆炸这一现象，我们在测温的基础上增加了监测电缆头弧光功能结合判断电信号运行电流复合判据，使得本产品在监测电气线路温升薄弱点、监测电缆头绝缘、预防电缆头爆炸方面更加完。

4.根据权利要求3所述的一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：

S1、电缆头复合测温由主单元MC一台及温度传感器标配3路监测电缆头温度、光传感器标配1路用于监测电缆头所在空间的光信号组成，且主单元自带电流模块，监测三相电流；

S2、正常情况下显示内容有三个电缆头温度值、三相电流值，同时可以查看告警温度、主单元地址、运行指示等内容，且当任一测温点测得的温度值超过报警值可设定时，装置报警接点动作；当任一相电流超过报警值可设定时，装置报警接点动作；当仅采集到光信号时温度、电流值正常，装置报警接点动作。

5.根据权利要求3所述的一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：所述综合式工况监控系统在电缆头温度、电流值均越限并采集到光信号时，装置动作，屏幕上显示动作信息，且主单元设有标准工业级的RS-485接口，用于接入温度监控系统后台电脑。

6.根据权利要求3所述的一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：所述光传感器为紫外光传感器，且在电缆头因故障产生闪络时，紫外光传感器所在环境的紫外光成分突然增加，光传感器内电子元件将光信号转换为电信号，并传递给主单元；主单元接受到光信号后与电流、温度信号进行复合判断做出相应动作。

7.根据权利要求5所述的一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：所述紫外光传感器具有特有的可见光不响应的可见抑制效果，避免“假”信号，量子效率高；且紫外光传感器的性能指标为：

探测波长：185到260nm；区域：长度33英尺、角度120°圆锥型；

禁带宽度达到3.4电子伏，响应区域覆盖UVA和UVB波段；

封装：Φ3发光管结构封装；

输出信号：紫外线指数大于2时产生＞20mv的电压输出；

所述紫外光传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿开关柜二次线路径敷设，带光传感器的一端敷设至电缆头所在空间，以电缆头发生闪络时可采集到光信号为准；紫外光传感器引线长度标配3米。

8.根据权利要求3所述的一种综合式电气运行工况监控系统，其特征在于：所述温度传感器采用PT100热电阻，ATD3线式接线，测温范围宽、精度高、稳定性好、抗干扰能力强，适用于恶劣的使用环境；且温度传感器的性能指标为：

通道转换开关寄生电势≤0.4μV；

分辨率：电势测量分辨力0.1μV、电阻测量分辨力0.1mΩ；

准确度：电势测量准确度≤0.01％、电阻测量准确度≤0.01％；

测量温度范围：0～300℃；

所述温度传感器为带外延式引线结构，引线一端接入主单元，引线沿开关柜二次线路径敷设，带温度感器PT100热电阻的一端敷设至电缆头测温部位；温度传感器引线长度标配3米。

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