CN112067152A - 一种gis外置式测温系统及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种GIS外置式测温系统及设备，包括专用测温单元；专用测温单元设置于GIS外表面上；专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块；铂电阻载板模块和ADC采集模块用于对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准；风速信号采集模块用于对GIS外壳风速数据进行采集；无线收发电路模块与单片机信号调理模块通信连接，用于将单片机信号调理模块的所有信号数据传输至信号处理终端模块。本申请解决了目前常用的测温系统存在安全性低、实时性差、布线困难，受环境因素影响较大等问题，导致目前测温系统难以准确测出GIS的在线温度的技术问题。

Description

一种GIS外置式测温系统及设备

技术领域

本申请涉及电气测量设备领域，尤其涉及一种GIS外置式测温系统及设备。

背景技术

随着我国电力工业的快速发展，电力负荷呈现出一个激增的趋势，气体绝缘金属封闭开关(GIS)作为电力系统中投切电力负荷的开关设备，其热故障率也在逐年攀升。当GIS设备触头接触不良或者绝缘老化时，GIS导流部分接触电阻变大以及绝缘老化带来的沿面放电等都会使得热故障进一步扩大，威胁电力设备安全运行。因此，实现GIS设备在线温度监测，对GIS安全可靠运行具有非常重要的意义。

目前常用的测温系统存在安全性低、实时性差、布线困难，受环境因素影响较大等问题，导致目前测温系统难以准确测出GIS的在线温度。

发明内容

本申请的目的是提供一种GIS外置式测温系统及设备，用于解决目前常用的测温系统存在安全性低、实时性差、布线困难，受环境因素影响较大等问题，导致目前测温系统难以准确测出GIS的在线温度的技术问题。

为解决上述问题，本申请提供了一种GIS外置式测温系统，其特征在于，包括专用测温单元；

所述专用测温单元设置于所述GIS外表面上；

所述专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块；

所述铂电阻载板模块和所述ADC采集模块用于对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准，并将初步校准后的温度数据传递至所述单片机信号调理模块；

所述风速信号采集模块用于对GIS外壳风速数据进行采集，并将采集得到的所述风速数据传输至单片机信号调理模块；

所述无线收发电路模块与所述单片机信号调理模块通信连接，用于将所述单片机信号调理模块的所有信号数据传输至所述信号处理终端模块。

进一步的，所述专用测温单元还包括紫外传感器模块；

所述紫外传感器模块用于采集紫外信号，并将所述紫外信号传输至所述单片机信号调理模块。

进一步的，所述专用测温单元还包括环境温度采集模块；

所述环境温度采集模块用于采集电路板环境温度，并将环境温度信号传输至所述单片机信号调理模块。

进一步的，还包括通用测温单元；

所述通用测温单元环绕分布于所述GIS的外表面上；

所述通用测温单元包括铂电阻载板模块和ADC采集模块；

所述铂电阻载板模块用于感应GIS表面温度的变化；

所述ADC采集模块用于采集温度数据和初步校准，并将初步校准后的数据信号传输至所述单片机信号调理模块。

本申请还提供了一种GIS外置式测温设备，其特征在于，包括：专用测温装置；

所述专用测温装置设置于所述GIS的外表面上；

所述专用测温装置包括第一壳体、第一上层分隔板和第一下层分隔板；

所述第一上层分隔板和所述第一下层分隔板平行设置于所述第一壳体中，将所述第一壳体分隔为第一上层壳体和第一下层壳体；

所述第一上层壳体中设置有若干第一上层凸台，所述第一上层凸台分别用于安装主电路板，所述主电路板上设置有ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、紫外传感器模块、环境温度采集模块、铂电阻载板模块和电源模块；

所述第一下层壳体的底面镂空，所述第一下层壳体中设置有若干第一下层凸台，所述第一下层凸台的底部分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

进一步的，所述第一上层壳体上开设有两个圆孔；

两个所述圆孔分别用于穿设电源线和设置无线通信天线。

进一步的，还包括多个通用测温装置；

多个所述通用测温装置环绕分布于所述GIS的外表面上，且相邻的所述通用测温装置之间通过铰链连接；

位于两端部的所述通用测温装置通过铰链与所述专用测温装置连接；

所述通用测温装置包括第二壳体、第二上层分隔板和第二下层分隔板；

所述第二上层分隔板和所述第二下层分隔板平行设置于所述第二壳体中，将所述第二壳体分隔为第二上层壳体和第二下层壳体；

所述第二上层壳体中设置有若干第二上层凸台，所述第二上层凸台用于安装ADC采集模块；

所述第二下层壳体中设置有若干第二下层凸台，所述第二下层凸台分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

进一步的，所述第一下层壳体中还设置有第一限位凸台；

所述第一限位凸台的底部设置有楔形限位块。

进一步的，所述第二下层壳体中设置有第二限位凸台；

所述第二限位凸台的底部设置有楔形限位块。

进一步的，所述铂电阻载板模块的形状与GIS外壳弧面相匹配，使所述铂电阻载板模块可紧密贴合于所述GIS外壳弧面上。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请中所提供的GIS外置式测温系统，包括有专用于GIS外壳测温的专用测温单元，专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块，单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块，通过铂电阻载板模块和所述ADC采集模块对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准，并将初步校准后的数据信号传递至所述单片机信号调理模块，通过风速信号采集模块对GIS外壳风速数据进行采集，并将采集得到的所述风速数据传输至单片机信号调理模块，再通过无线收发电路模块与所述单片机信号调理模块通信连接，用于将所述单片机信号调理模块的所有信号数据传输至所述信号处理终端模块，其中，采用铂电阻载板模块替代以往的热敏电阻，使得对GIS外壳温度的测量变化更具线性，测量结果更加准确，再通过风速采集模块处理外界采集风速信号，从而处理风速因素对采集得到的温度影响，避免以往仅是简单地测量温度造成的测温不准确的缺陷，解决了目前常用的测温系统存在安全性低、实时性差、布线困难，受环境因素影响较大等问题，导致目前测温系统难以准确测出GIS的在线温度的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例所提供的GIS外置式测温系统的逻辑框图；

图2为本申请实施例中的专用测温装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中的通用测温装置的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备的结构简图。

其中，附图标记为：专用测温装置100、通用测温装置200、第一壳体1、第一上层壳体2、第一下层壳体3、第一上层凸台4、第一下层凸台5、圆孔6、第二壳体7、第二上层壳体8、第二下层壳体9、第二上层凸台10、第二下层凸台11、第一限位凸台12、楔形限位块13、第二限位凸台14、圆柱状筛型结构15、楔形结构16。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的GIS外置式测温系统的逻辑框图。

本申请提供了一种GIS外置式测温系统，其特征在于，包括专用测温单元；

专用测温单元设置于GIS外表面上；

专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块；

铂电阻载板模块和ADC采集模块用于对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准，并将初步校准后的温度数据传递至单片机信号调理模块；

风速信号采集模块用于对GIS外壳风速数据进行采集，并将采集得到的风速数据传输至单片机信号调理模块；

无线收发电路模块与单片机信号调理模块通信连接，用于将单片机信号调理模块的所有信号数据传输至信号处理终端模块。

需要说明的是，铂电阻载板模块用于测量GIS外表壳的温度，其直接贴合于GIS外表壳，使测量结果更准确，ADC采集模块与铂电阻载板模块之间通信连接，用于采集铂电阻载板模块的温度数据，并对温度数据进行初步校准，ADC采集模块与单片机信号调理模块之间通信连接，从而初步校准后的温度数据通过ADC采集模块传输至单片机信号调理模块进行信号调理；风速信号采集模块与单片机信号调理模块通信连接，风速信号采集模块为常用的信号采集模块，用于对风速大小进行测量，并转化为风速数据后传输至单片机信号调理模块进行信号调理；无线收发电路模块与单片机信号调理模块通信连接，并与外部处理设备无线通信连接，无线收发电路模块为常用的模块，无线收发电路模块用于将单片机信号调理模块的温度数据、风速数据等数据型号无线传输至外部设备，使外部设备进行处理，从而得到GIS外壳的准确温度。

本申请中所提供的GIS外置式测温系统，包括有专用于GIS外壳测温的专用测温单元，专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块，单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块，通过铂电阻载板模块和所述ADC采集模块对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准，并将初步校准后的数据信号传递至所述单片机信号调理模块，通过风速信号采集模块对GIS外壳风速数据进行采集，并将采集得到的所述风速数据传输至单片机信号调理模块，再通过无线收发电路模块与所述单片机信号调理模块通信连接，用于将所述单片机信号调理模块的所有信号数据传输至所述信号处理终端模块，其中，采用铂电阻载板模块替代以往的热敏电阻，使得对GIS外壳温度的测量变化更具线性，测量结果更加准确，再通过风速采集模块处理外界采集风速信号，从而处理风速因素对采集得到的温度影响，避免以往仅是简单地测量温度造成的测温不准确的缺陷，解决了目前常用的测温系统存在安全性低、实时性差、布线困难，受环境因素影响较大等问题，导致目前测温系统难以准确测出GIS的在线温度的技术问题。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式测温系统的专用测温单元还包括紫外传感器模块；

紫外传感器模块用于采集紫外信号，并将紫外信号传输至单片机信号调理模块。

具体来说，紫外传感器模块与单片机信号调理模块通信连接，紫外传感器模块为常用的传感器模块，用于采集太阳光的紫外信号，并将太阳光的紫外信号转化为输出电压传输至单片机信号调理模块，根据紫外信号调理模块的输出电压与太阳光强度之间的关系，完成对太阳光强度信号的进一步转换，从而通过紫外信号传感器模块实现对外界的太阳光紫外信号的采集，并结合到温度数据和风速数据中进行综合分析，使得最终得到的GIS外壳温度值更加贴近真实值。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的专用测温单元还包括环境温度采集模块；

环境温度采集模块用于采集电路板环境温度，并将环境温度信号传输至单片机信号调理模块。

具体来说，环境温度采集模块为常用的环境温度传感器模块，环境温度采集模块与单片机信号调理模块通信连接，环境温度采集模块用于采集大气环境温度、电路板温度等周围物体的环境温度，并将得到的环境温度信号传输至单片机信号调理模块，并结合到紫外信号数据、温度数据和风速数据中进行综合分析，使得最终得到的GIS外壳温度值更加贴近真实值。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的外置式测温系统还包括通用测温单元；

通用测温单元环绕分布于GIS的外表面上；

通用测温单元包括铂电阻载板模块和ADC采集模块；

铂电阻载板模块用于感应GIS表面温度的变化；

ADC采集模块用于采集温度数据和初步校准，并将初步校准后的数据信号传输至单片机信号调理模块。

具体来说，本实施例中，通过增设通用测温单元，使测温系统对GIS外壳表面的温度采集能力增强，提高温度数据采集的准确性。

本实施例中，通过将GIS外壳温度值变量作为主传感器单元量，将触头和母线温度、环境因素参量(包括风速，太阳光强度以及环境温度参量)作为干扰量，求得每个参量的交叉敏感输出变量；然后利用数据融合处理算法对交叉敏感输出量进行GIS外壳温度值的反求解，求解出的温度值则要比未经处理的GIS外壳温度值更接近真实值，从而使得GIS外壳温度得到补偿。

请参阅图2至图4，图2为本申请实施例中的专用测温装置的结构示意图；图3为本申请实施例中的通用测温装置的结构示意图；图4为本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备的结构简图。

本申请实施例还提供了一种GIS外置式测温设备，包括专用测温装置100；

专用测温装置100设置于GIS的外表面上；

专用测温装置100包括第一壳体1、第一上层分隔板和第一下层分隔板；

第一上层分隔板和第一下层分隔板平行设置于第一壳体1中，将第一壳体1分隔为第一上层壳体2和第一下层壳体3；

第一上层壳体2中设置有若干第一上层凸台4，第一上层凸台4分别用于安装主电路板，主电路板上设置有ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、紫外传感器模块、环境温度采集模块、铂电阻载板模块和电源模块；

第一下层壳体3的底面镂空，第一下层壳体3中设置有若干第一下层凸台5，第一下层凸台5的底部分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

进一步的，第一上层壳体2上开设有两个圆孔6；

两个圆孔6分别用于穿设电源线和设置无线通信天线。

具体来说，第一壳体1整体呈不规则的立方体状，第一分隔板和第二分隔板将第一壳体1分割为第一上层壳体2和第一下层壳体3；第一分隔板和第二分隔板上均开设有线孔，用于第一上层壳体2和第二上层壳体8之间的走线；第一上层壳体2中设置有若干条第一上层凸台4，第一上层凸台4的形状可为圆柱状，第一上层凸台4的数量具体可为八条，包括四条长和四条短，四条长的第一上层凸台4用于安装测温系统的主电路板，四条短的第一上层凸台4用于安装风速采集模块；

第一下层壳体3的底面镂空，第一下层壳体3中设置有若干第一下层凸台5，具体可为四条第一下层凸台5，第一下层凸台5可沿竖直方向在第一下层壳体3中短程往返滑动，第一下层凸台5的表面设置有螺纹孔，用于安装压紧弹簧，压紧弹簧用于下压第一下层凸台5，使第一下层凸台5下移并穿过第一下层凸台5的镂空部位，第一下层凸台5的底面通过沉头螺钉连接有铂电阻载板模块，从而通过第一下层凸台5的下压，使铂电阻载板模块贴近与GIS外表面，从而实现温度感应。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的第一上层壳体2上开设有两个圆孔6；

两个圆孔6分别用于穿设电源线和设置无线通信天线。

具体来说，两个圆孔6中其中一个圆孔6用于通过外部电源模块的电源导线，使外部电源模块为该专用测温装置100进行供电，无线通信天线用于将专用测温装置100的数据进行无线传输，专用测温装置100内还设置有电源管理模块，用于将外部输入到专用测温装置100的电压进行不同等级电压的转换。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备还包括多个通用测温装置200；

多个通用测温装置200环绕分布于GIS的外表面上，且相邻的通用测温装置200之间通过铰链连接；

位于两端部的通用测温装置200通过铰链与专用测温装置100连接；

通用测温装置200包括第二壳体7、第二上层分隔板和第二下层分隔板；

第二上层分隔板和第二下层分隔板平行设置于第二壳体7中，将第二壳体7分隔为第二上层壳体8和第二下层壳体9；

第二上层壳体8中设置有若干第二上层凸台10，第二上层凸台10用于安装ADC采集模块；

第二下层壳体9中设置有若干第二下层凸台11，所述第二下层凸台11分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

具体来说，通用测温装置200和专用测温装置100通过铰链连接，具体为通用测温装置200的第二上层壳体8上和专用测温装置100的第一上层壳体2上均设置有铰链连接槽孔，通过采用铰链器件连接彼此相连的铰链连接槽孔，使整个GIS外置式测温设备整体呈环状，并套设与GIS的外表壳上，专用测温装置100同时也为专用测温装置100的运行供电，且在通用测温装置200上所测得的数据均通信传输至专用测温装置100进行处理；

第二上层凸台10的数量可为四个，第二上层凸台10上设置有螺纹孔，用于安装ADC采集模块，第二下层凸台11的数量可为四个，第二下层凸台11用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块，本实施中的通用测温装置200的结构和原理与上述实施例的专用测温装置100的结构和原理相似，再次不再赘述。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备的第一下层壳体3中还设置有第一限位凸台12；

第一限位凸台12的底部设置有楔形限位块13。

具体来说，第一限位凸台12为固定设置于第一下层壳体3中，楔形限位块13具有锁紧状态和自然状态，锁紧状态下楔形限位块13被扳动至第一下下层壳体的镂空部位的下方，并止挡住该镂空部位，使得第一下层凸台5无法带动铂电阻载板模块下移，并且楔形限位块13止挡保护，从而在GIS外置式测温设备移动搬运过程中对铂电阻载波模块进行有效保护，避免铂电阻载波模块磕碰损坏，在楔形限位块13处于自然状态下，楔形限位块13被扳动至铂电阻载板模块的另一侧，使铂电阻载板模块的移动不受限制，从而在第一下层凸块的带动下使其与GIS外壳表面贴紧测温。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备的第二下层壳体9中设置有第二限位凸台14，第二限位凸台14的底部设置有楔形限位块13。第二限位凸台14的结构关系与第一限位凸台12的结构关系相同，第二限位凸台14的楔形限位块13与第一限位凸台12的楔形限位块13的结构和功能相同，再此不再赘述。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式侧围设备的所述铂电阻载板模块的形状与GIS外壳弧面相匹配，使所述铂电阻载板模块可紧密贴合于所述GIS外壳弧面上。

作为进一步的改进，本申请实施例所提供的GIS外置式测温设备的第一上层壳体2的顶部设置有圆柱状筛型结构15，用于风速传感器探头安装防护；楔形结构16，其包含两个与第一上层壳体2的顶部平面呈一定角度的安装孔面，用于安装紫外传感器模块。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种GIS外置式测温系统，其特征在于，包括专用测温单元；

所述专用测温单元设置于GIS外表面上；

所述专用测温单元包括铂电阻载板模块、ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、信号处理终端模块和无线收发电路模块；

所述铂电阻载板模块和所述ADC采集模块用于对GIS外壳温度数据进行采集和初步校准，并将初步校准后的温度数据传递至所述单片机信号调理模块；

所述风速信号采集模块用于对GIS外壳风速数据进行采集，并将采集得到的所述风速数据传输至单片机信号调理模块；

所述无线收发电路模块与所述单片机信号调理模块通信连接，用于将所述单片机信号调理模块的所有信号数据传输至所述信号处理终端模块。

2.根据权利要求1所述的GIS外置式测温系统，其特征在于，所述专用测温单元还包括紫外传感器模块；

所述紫外传感器模块用于采集紫外信号，并将所述紫外信号传输至所述单片机信号调理模块。

3.根据权利要求1所述的GIS外置式测温系统，其特征在于，所述专用测温单元还包括环境温度采集模块；

所述环境温度采集模块用于采集电路板环境温度，并将环境温度信号传输至所述单片机信号调理模块。

4.根据权利要求1所述的GIS外置式测温系统，其特征在于，还包括通用测温单元；

所述通用测温单元环绕分布于所述GIS的外表面上；

所述通用测温单元包括铂电阻载板模块和ADC采集模块；

所述铂电阻载板模块用于感应GIS表面温度的变化；

所述ADC采集模块用于采集温度数据和初步校准，并将初步校准后的数据信号传输至所述单片机信号调理模块。

5.一种GIS外置式测温设备，其特征在于，包括：专用测温装置；

所述专用测温装置设置于所述GIS的外表面上；

所述专用测温装置包括第一壳体、第一上层分隔板和第一下层分隔板；

所述第一上层分隔板和所述第一下层分隔板平行设置于所述第一壳体中，将所述第一壳体分隔为第一上层壳体和第一下层壳体；

所述第一上层壳体中设置有若干第一上层凸台，所述第一上层凸台分别用于安装主电路板，所述主电路板上设置有ADC采集模块、风速信号采集模块、单片机信号调理模块、紫外传感器模块、环境温度采集模块、铂电阻载板模块和电源模块；

所述第一下层壳体的底面镂空，所述第一下层壳体中设置有若干第一下层凸台，所述第一下层凸台的底部分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

6.根据权利要求5所述的GIS外置式测温设备，其特征在于，所述第一上层壳体上开设有两个圆孔；

两个所述圆孔分别用于穿设电源线和设置无线通信天线。

7.根据权利要求5所述的GIS外置式测温设备，其特征在于，还包括多个通用测温装置；

多个所述通用测温装置环绕分布于所述GIS的外表面上，且相邻的所述通用测温装置之间通过铰链连接；

位于两端部的所述通用测温装置通过铰链与所述专用测温装置连接；

所述通用测温装置包括第二壳体、第二上层分隔板和第二下层分隔板；

所述第二上层分隔板和所述第二下层分隔板平行设置于所述第二壳体中，将所述第二壳体分隔为第二上层壳体和第二下层壳体；

所述第二上层壳体中设置有若干第二上层凸台，所述第二上层凸台用于安装ADC采集模块；

所述第二下层壳体中设置有若干第二下层凸台，所述第二下层凸台分别用于安装压紧弹簧和铂电阻载板模块。

8.根据权利要求5所述的GIS外置式测温设备，其特征在于，所述第一下层壳体中还设置有第一限位凸台；

所述第一限位凸台的底部设置有楔形限位块。

9.根据权利要求7所述的GIS外置式测温设备，其特征在于，所述第二下层壳体中设置有第二限位凸台；

所述第二限位凸台的底部设置有楔形限位块。

10.根据权利要求7所述的GIS外置式测温设备，其特征在于，所述铂电阻载板模块的形状与GIS外壳弧面相匹配，使所述铂电阻载板模块可紧密贴合于所述GIS外壳弧面上。

Images