CN111829675A - 配电网监测系统的温度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了配电网监测系统的温度测量装置，包括测温模块，用于测量配电网设备关键部位温度，并将监测的信号值输送至控制模块进行处理；电源部分，用于在高压线路上进行自取电，从配电线路上获取工作电压，并为测温模块、控制模块和无线传输模块提供持续稳定的电压；控制模块，用于控制电源部分进行电压的供电，并将接收到测温模块监测的信号值进行处理，然后通过无线传输模块进行无线上传；无线传输模块，用于将控制模块处理后的信号值通过无线形式上传至上位；电源部分、控制模块和无线传输模块安装于保护盒内。

Description

配电网监测系统的温度测量装置
技术领域
本发明涉及配电网监测技术领域，具体为配电网监测系统的温度测量装置。
背景技术
在设备长期运行中，由于触头老化或超负荷运行，容易导致局部温度过高，如果没有及时排除，最终将引发火灾等事故。为了确保电力系统的安全运行，最大程度地降低事故发生率，需要对配电网关键设备的关键部位温度进行在线监测，达到对设备运行情况的实时了解，以减少设备故障次数，防止重大安全事故的发生。
然而，在南网配网的环境下，要测量关键设备的关键部位的温度并将数据实时传出并非易事。目前，专门用于测量关键设备的关键部位的温度主要有以下三种：
一、关键设备的关键部位的的表面涂一层随温度变化而改变颜色的材料(如感温腊)，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围。这种方法准确度低、可读性差，不能进行定量和实时测量，方法原始并对员工的要求高。
二、利用红外测量仪，操作人员定时手持仪器对准关键设备的关键部位进行测量。这种方法在0℃～200℃之间的温度值误差小、准确度高，但是，仍然无法做到实时测量，而且价格高、光学器件在这些场合使用不便。
三、目前的无线测温设备，由于无线发射设备本身供电功率较大并要求绝缘，用于检测电压回路，成本很高，无法普及。
测温产品使用的电能一般由电池或供电线路提供，由于在实际应用中，在对一些设备进行实时在线测温时，某些测温环境中不允许外接电缆，尤其是一些高压带电设备，并且安装位置复杂多变，因此在狭窄空间内通常不利于电池的更换或在供电线路的铺设，故无法为测温产品持续供电。
此外，现有的测温装置在使用过程中或者在运输过程中容易受到外界因素而导致其寿命大大降低。
基于此，本发明设计了配电网监测系统的温度测量装置，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供配电网监测系统的温度测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：配电网监测系统的温度测量装置，包括
测温模块，用于测量配电网设备关键部位温度，并将监测的信号值输送至控制模块进行处理；
电源部分，用于在高压线路上进行自取电，从配电线路上获取工作电压，并为测温模块、控制模块和无线传输模块提供持续稳定的电压；
控制模块，用于控制电源部分进行电压的供电，并将接收到测温模块监测的信号值进行处理，然后通过无线传输模块进行无线上传；
无线传输模块，用于将控制模块处理后的信号值通过无线形式上传至上位；
所述电源部分、控制模块和无线传输模块安装于保护盒内。
优选的，所述测温模块为温度探头或者温度感应片。
优选的，所述电源部分包括自取电装置和备用电源，所述自取电装置包括取能线圈、输电导线、抗冲击储能电路、变压模块、整流滤波电路、电压监测电路、电压反馈调节电路、电流感应电源、第一开关、充电电路，所述备用电源包括可充电备用电源和第二开关，所述取能线圈设置在输电导线上，所述取能线圈的输出端与所述抗冲击储能电路输入端连接，用于储存电能，所述抗冲击储能电路的输出端与变压模块的输入端相连接，用于将电压调节至电流感应电源两端的电压，所述变压模块的输出端与整流滤波电路输入端连接，用于稳定输出直流电压，所述整流滤波电路的输出端与电压监测电路的输入端连接，用于对输出直流电压的大小进行监测，所述电压监测电路的输出端通过电压反馈调节电路与所述变压模块的输入端相连接，用于根据电压监测电路监测的电压通过电压反馈调节电路将电压调节至预设阈值内，所述电压监测电路的输出端与电流感应电源的输入端连接，用于将输出直流电压存储在电流感应电源内，所述电流感应电源通过第一开关与充电电路连接，所述充电电路将电流感应电源输出的直流电压进行存储并转为工作电压，所述第一开关用于控制所述电流感应电源向所述充电电路直接充电，所述可充电备用电源通过第二开关与测温模块、控制模块和无线传输模块连接，用于当电流感应电源输出电压不够时，通过可充电备用电源作为供电电源，可充电备用电源工作电压为3.6V。
优选的，所述抗冲击储能电路、变压模块、整流滤波电路、电压监测电路、电压反馈调节电路、电流感应电源、第一开关、充电电路、备可充电备用电源、第二开关、控制模块和无线传输模块均集成在主电路板上，所述主电路板安装于保护盒的内部，所述保护盒的侧壁上设有与测温模块相连接的测温接口和与取能线圈相连接的导线接收端。
优选的，所述保护盒包括下盖及设置在所述下盖上的上盖，所述下盖的开口边缘上设有防水密封圈，所述下盖的内部四角处设有连接柱，所述上盖上设有与连接柱相连接的螺丝，所述下盖的内部还设有多个支撑柱，所述主电路板安装于基座上，所述基座套设在支撑柱上，所述支撑柱上套设有压缩弹簧一，所述压缩弹簧一的两端分别连接于基座和下盖内腔底部之间，所述上盖相向所述下盖的一侧壁设有多个抵接柱，所述抵接柱的底端与基座上表面接触。
优选的，所述抵接柱包括外柱及插接于所述外柱顶部的内柱，所述内柱的一端固定于上盖上，所述外柱的内腔开有缓冲腔，所述内柱的另一端通过压缩弹簧二连接于缓冲腔内壁。
优选的，所述上盖上设有散热格栅，所述下盖的一侧壁上安装有状态指示灯，所述状态指示灯与主电路板连接。
优选的，所述控制模块采用ATMEGA64微控制器，所述无线传输模块采用C1101无线通信芯片。
优选的，还包括多功能视频监测装置和智能配电网线路状态监测系统，多个所述温度测量装置通过C1101无线通信芯片组网至多功能视频监测装置处，所述多功能视频监测装置通过4G通信所述智能配电网线路状态监测系统连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的电源部分通过进行自取电，从配电线路上获取工作电压，结构简单，成本低，代替传统配套电池，不仅避免更换电源的麻烦，同时还可持续为测温装置持续供电，同时结合各电路和模块的功能可为测温装置持续输出稳定的电压；
2、本发明的电源部分还设置可充电备用电源，当电流感应电源取电的电压不能够满足工作电压的需求时，则控制第一开关断开，同时第二开关导通，通过可充电备用电源作为供电电源，备用电池正常工作电压3.6V，容量高，可以满足视频监测一定时间内供电需求。
3、本发明通过采用保护盒作为载体，各电路或者模块集成在主电路板上，使得产品本身体积较小，易于管理，拆卸检修方便，对安装于保护盒内的主电路板、各电路和模块具有防尘、防水、防震、高散热性等多种效果，能够对其进行保护，大大提高各部件的使用寿命；
4、本发明通过C1101无线通信芯片，采用C1101短距离无线组网技术，通过短距离传输给多功能视频监测装置实现了对配电网的关键设备(以及人员无法接近的其它危险、恶劣环境)的温度进行实时在线检测，经过与智能配电网线路状态监测系统连接，在中心监控室内就可以监视运行状态，真正做到了远距离遥测，当被测点温度超过预先设定的阈值时，就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主电路板结构示意图；
图3为本发明保护盒内部结构示意图；
图4为本发明抵接柱结构示意图；
图5为本发明应用示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、保护盒；101、上盖；102、下盖；103、连接柱；104、螺丝；105、防水密封圈；106、支撑柱；107、基座；108、压缩弹簧一；109、抵接柱；1091、内柱；1092、外柱；1093、缓冲腔；1094、压缩弹簧二；2、主电路板；201、抗冲击储能电路；202、变压模块；203、整流滤波电路；204、电压监测电路；205、电压反馈调节电路；206、电流感应电源；207、第一开关；208、充电电路；209、控制模块；210、无线传输模块；211、可充电备用电源；212、第二开关；3、导线接收端；4、取能线圈；5、输电导线；6、测温接口；7、测温模块；8、多功能视频监测装置；9、智能配电网线路状态监测系统；10、状态指示灯；11、散热格栅。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：配电网监测系统的温度测量装置，包括
测温模块7，用于测量配电网设备关键部位温度，并将监测的信号值输送至控制模块209进行处理；
电源部分，用于在高压线路上进行自取电，从配电线路上获取工作电压，并为测温模块7、控制模块209和无线传输模块210提供持续稳定的电压；
控制模块209，用于控制电源部分进行电压的供电，并将接收到测温模块7监测的信号值进行处理，然后通过无线传输模块210进行无线上传；
无线传输模块210，用于将控制模块209处理后的信号值通过无线形式上传至上位；
电源部分、控制模块209和无线传输模块210安装于保护盒1内。
在其中一个实施例中，测温模块7为温度探头或者温度感应片。
具体的，测温模块7可以为温度探头或者温度感应片或者温度感应贴纸等等，包括所有能够对配电网关键设备的关键部位温度进行在线监测的感应部件，根据安装的环境不同，选择不同的产品；监测灵敏度、精度高，通过测温模块7能够对配电网关键设备的关键部位温度进行实时的在线监测。
在其中一个实施例中，电源部分包括自取电装置和备用电源，自取电装置包括取能线圈4、输电导线5、抗冲击储能电路201、变压模块202、整流滤波电路203、电压监测电路204、电压反馈调节电路205、电流感应电源206、第一开关207、充电电路208，备用电源包括可充电备用电源211和第二开关212，取能线圈4设置在输电导线5上，取能线圈4的输出端与抗冲击储能电路201输入端连接，用于储存电能，抗冲击储能电路201的输出端与变压模块202的输入端相连接，用于将电压调节至电流感应电源206两端的电压，变压模块202的输出端与整流滤波电路203输入端连接，用于稳定输出直流电压，整流滤波电路203的输出端与电压监测电路204的输入端连接，用于对输出直流电压的大小进行监测，电压监测电路204的输出端通过电压反馈调节电路205与变压模块202的输入端相连接，用于根据电压监测电路204监测的电压通过电压反馈调节电路205将电压调节至预设阈值内，电压监测电路204的输出端与电流感应电源206的输入端连接，用于将输出直流电压存储在电流感应电源206内，电流感应电源206通过第一开关207与充电电路208连接，充电电路208将电流感应电源206输出的直流电压进行存储并转为工作电压，第一开关207用于控制电流感应电源206向充电电路208直接充电，可充电备用电源211通过第二开关212与测温模块7、控制模块209和无线传输模块210连接，用于当电流感应电源206输出电压不够时，通过可充电备用电源211作为供电电源，可充电备用电源211工作电压为3.6V。
具体的，当输电导线5有电流通过时，取能线圈4会发生磁场耦合效应，产生电压，经抗冲击储能电路201对产生的电压进行存储，抗冲击储能电路201可采用电容作为储能元件，然后经过变压模块202变压后，将电压调节至适用于电流感应电源206两端的电压，然后再经过整流滤波电路203整流滤波后稳定输出直流电压，然后在进入到电流感应电源206前，通过电压监测电路204进行电压监测，当需要给电流感应电源206充电时，通过电压反馈调节电路205通过采集电池的电压以对变压模块202的输出电压进行反馈调节，以使变压模块202的输出电压与电池的电压差值在预设范围内，然后将第一开关207导通，变压模块202通过电流感应电源206将配电线路上的能量转换至线路二次侧以进行隔离供电；然后通过充电电路208，将此能量加以存储并转换为工作电压，提供充电电压，即变压模块202的输出端与电流感应电源206连接前，变压模块202输出的电压与电流感应电源206的电压差已被自动设定在预设范围内，以防止出现浪涌电流，且由于变压模块202输出的电压是自动反馈调节，操作方便，无需对电压进行逐点调节，可以将电压调节时间降低40％。
而当电流感应电源206取电的电压不能够满足工作电压的需求时，则控制第一开关207断开，同时第二开关212导通，通过可充电备用电源211作为供电电源，备用电池正常工作电压3.6V，容量高，可以满足视频监测一定时间内供电需求。
在其中一个实施例中，抗冲击储能电路201、变压模块202、整流滤波电路203、电压监测电路204、电压反馈调节电路205、电流感应电源206、第一开关207、充电电路208、备可充电备用电源211、第二开关212、控制模块209和无线传输模块210均集成在主电路板2上，主电路板2安装于保护盒1的内部，保护盒1的侧壁上设有与测温模块7相连接的测温接口6和与取能线圈4相连接的导线接收端3。
具体的，通过主电路板2作为载体，将各电路或者模块集成在主电路板2上，使得产品本身体积较小，易于管理，而且主电路板2及各电路或者模块位于保护盒1的内部，能够对其进行保护，大大提高各部件的使用寿命。
在其中一个实施例中，保护盒1包括下盖102及设置在下盖102上的上盖101，下盖102的开口边缘上设有防水密封圈105，下盖102的内部四角处设有连接柱103，上盖101上设有与连接柱103相连接的螺丝104，下盖102的内部还设有多个支撑柱106，主电路板2安装于基座107上，基座107套设在支撑柱106上，支撑柱106上套设有压缩弹簧一108，压缩弹簧一108的两端分别连接于基座107和下盖102内腔底部之间，上盖101相向下盖102的一侧壁设有多个抵接柱109，抵接柱109的底端与基座107上表面接触。
具体的，通过在上盖101和下盖102接触面设置防水密封圈105，能够有效外界灰尘或者水蒸气进入到保护盒1内对位于保护盒1内的电性元件造成影响，上盖101和下盖102通过连接柱103和螺丝104连接，拆卸方便，此外，主电路板2安装于基座107上，基座107采用散热效果较好的金属材质、例如铝制或者铝合金材质，其底部设置多个散热翅，增加安装于基座107上的主电路板2能够具有较好的散热性，提高使用寿命，基座107在压缩弹簧一108的作用下，能够在该保护盒1受外界影响剧烈运动时，能够对位于基座107上的主电路板2进行缓冲保护。
基于上述实施例，在其中一个实施例中，抵接柱109包括外柱1092及插接于外柱1092顶部的内柱1091，内柱1091的一端固定于上盖101上，外柱1092的内腔开有缓冲腔1093，内柱1091的另一端通过压缩弹簧二1094连接于缓冲腔1093内壁。
具体的，为避免位于基座107上的主电路板2在缓冲过程中，缓冲幅度过大，影响其使用效果，通过抵接柱109对基座107进行抵接，抵接柱109在压缩弹簧二1094作用下也具有缓冲效果，使得基座7在压缩弹簧一108和压缩弹簧二1094作用下能够进行稳定的夹持，而且在缓冲方向上，能够大大提高基座107的稳定性。
在其中一个实施例中，上盖101上设有散热格栅11，下盖102的一侧壁上安装有状态指示灯10，状态指示灯10与主电路板2连接。
具体的，通过设置的散热格栅11可保证位于保护盒1内的主电路板2上的电路及模块散热效果，状态指示灯10实现该装置的工作状态指示。
在其中一个实施例中，控制模块209采用ATMEGA64微控制器，无线传输模块210采用C1101无线通信芯片。
具体的，控制模块209采用ATMEGA64微控制器，ATmega64是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega64的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。无线传输模块210采用C1101无线通信芯片，可以实现一个主站带动30-255个从站进行通讯，从站到主站的所有传输数据格式为开始字符+地址+类型+RSVD(保留字节，为以后可能用到而保留一个字节)+命令+数据。
在其中一个实施例中，还包括多功能视频监测装置8和智能配电网线路状态监测系统9，多个温度测量装置通过C1101无线通信芯片组网至多功能视频监测装置8处，多功能视频监测装置8通过4G通信智能配电网线路状态监测系统9连接。
具体的，本发明的温度测量装置采用C1101无线通信芯片，多个温度测量装置通过C1101无线通信芯片组网至多功能视频监测装置8处，将其实时监测到的参数，通过短距离传输给多功能视频监测装置实现了对配电网的关键设备(以及人员无法接近的其它危险、恶劣环境)的温度进行实时在线检测，经过与智能配电网线路状态监测系统连接，在中心监控室内就可以监视运行状态，真正做到了远距离遥测，当被测点温度超过预先设定的阈值时，就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。
通过采用C1101短距离无线组网技术，可以将末端的监测产品的数据进行接收与发送，并将其采集到的参数上传至智能配电网线路状态监测系统，灵活兼容多钟监测产品，集成灵活，使配电网关键设备监测更加全面，使用范围更广，更方便，集成性高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：包括
测温模块(7)，用于测量配电网设备关键部位温度，并将监测的信号值输送至控制模块(209)进行处理；
电源部分，用于在高压线路上进行自取电，从配电线路上获取工作电压，并为测温模块(7)、控制模块(209)和无线传输模块(210)提供持续稳定的电压；
控制模块(209)，用于控制电源部分进行电压的供电，并将接收到测温模块(7)监测的信号值进行处理，然后通过无线传输模块(210)进行无线上传；
无线传输模块(210)，用于将控制模块(209)处理后的信号值通过无线形式上传至上位；
所述电源部分、控制模块(209)和无线传输模块(210)安装于保护盒(1)内。
2.根据权利要求1所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述测温模块(7)为温度探头或者温度感应片。
3.根据权利要求1所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述电源部分包括自取电装置和备用电源，所述自取电装置包括取能线圈(4)、输电导线(5)、抗冲击储能电路(201)、变压模块(202)、整流滤波电路(203)、电压监测电路(204)、电压反馈调节电路(205)、电流感应电源(206)、第一开关(207)、充电电路(208)，所述备用电源包括可充电备用电源(211)和第二开关(212)，所述取能线圈(4)设置在输电导线(5)上，所述取能线圈(4)的输出端与所述抗冲击储能电路(201)输入端连接，用于储存电能，所述抗冲击储能电路(201)的输出端与变压模块(202)的输入端相连接，用于将电压调节至电流感应电源(206)两端的电压，所述变压模块(202)的输出端与整流滤波电路(203)输入端连接，用于稳定输出直流电压，所述整流滤波电路(203)的输出端与电压监测电路(204)的输入端连接，用于对输出直流电压的大小进行监测，所述电压监测电路(204)的输出端通过电压反馈调节电路(205)与所述变压模块(202)的输入端相连接，用于根据电压监测电路(204)监测的电压通过电压反馈调节电路(205)将电压调节至预设阈值内，所述电压监测电路(204)的输出端与电流感应电源(206)的输入端连接，用于将输出直流电压存储在电流感应电源(206)内，所述电流感应电源(206)通过第一开关(207)与充电电路(208)连接，所述充电电路(208)将电流感应电源(206)输出的直流电压进行存储并转为工作电压，所述第一开关(207)用于控制所述电流感应电源(206)向所述充电电路(208)直接充电，所述可充电备用电源(211)通过第二开关(212)与测温模块(7)、控制模块(209)和无线传输模块(210)连接，用于当电流感应电源(206)输出电压不够时，通过可充电备用电源(211)作为供电电源，可充电备用电源(211)工作电压为3.6V。
4.根据权利要求3所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述抗冲击储能电路(201)、变压模块(202)、整流滤波电路(203)、电压监测电路(204)、电压反馈调节电路(205)、电流感应电源(206)、第一开关(207)、充电电路(208)、备可充电备用电源(211)、第二开关(212)、控制模块(209)和无线传输模块(210)均集成在主电路板(2)上，所述主电路板(2)安装于保护盒(1)的内部，所述保护盒(1)的侧壁上设有与测温模块(7)相连接的测温接口(6)和与取能线圈(4)相连接的导线接收端(3)。
5.根据权利要求4所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述保护盒(1)包括下盖(102)及设置在所述下盖(102)上的上盖(101)，所述下盖(102)的开口边缘上设有防水密封圈(105)，所述下盖(102)的内部四角处设有连接柱(103)，所述上盖(101)上设有与连接柱(103)相连接的螺丝(104)，所述下盖(102)的内部还设有多个支撑柱(106)，所述主电路板(2)安装于基座(107)上，所述基座(107)套设在支撑柱(106)上，所述支撑柱(106)上套设有压缩弹簧一(108)，所述压缩弹簧一(108)的两端分别连接于基座(107)和下盖(102)内腔底部之间，所述上盖(101)相向所述下盖(102)的一侧壁设有多个抵接柱(109)，所述抵接柱(109)的底端与基座(107)上表面接触。
6.根据权利要求5所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述抵接柱(109)包括外柱(1092)及插接于所述外柱(1092)顶部的内柱(1091)，所述内柱(1091)的一端固定于上盖(101)上，所述外柱(1092)的内腔开有缓冲腔(1093)，所述内柱(1091)的另一端通过压缩弹簧二(1094)连接于缓冲腔(1093)内壁。
7.根据权利要求5所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述上盖(101)上设有散热格栅(11)，所述下盖(102)的一侧壁上安装有状态指示灯(10)，所述状态指示灯(10)与主电路板(2)连接。
8.根据权利要求1所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：所述控制模块(209)采用ATMEGA64微控制器，所述无线传输模块(210)采用C1101无线通信芯片。
9.根据权利要求1-8任一所述的配电网监测系统的温度测量装置，其特征在于：还包括多功能视频监测装置(8)和智能配电网线路状态监测系统(9)，多个所述温度测量装置通过C1101无线通信芯片组网至多功能视频监测装置(8)处，所述多功能视频监测装置(8)通过4G通信所述智能配电网线路状态监测系统(9)连接。
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