CN112595371A - 一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统 - Google Patents

一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，包括触头环，用于套设于静触头上，静触头与动触头配合时，触头环侧面对齐动触头端面；若干红外探测器，沿环均布于触头环侧面上，红外探测器用于对动触头进行扫描，以获取静触头和动触头通电后的热图像数据；若干超声波探测器，沿环均布于触头环侧面上，超声波探测器用于对动触头进行扫描，以获取超声波探测器到动触头端面的距离数据；处理器，设于触头环内，处理器电性连接红外探测器和超声波探测器，处理器用于采集并传输热图像数据和距离数据。本发明结构简单，能够准确测算静触头与动触头的插接是否倾斜和接触不良。

Description

一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统。
背景技术
如图1所示，现有手车式高压断路器（中置式开关柜）中静触头4和动触头5的插接配合使得电路连通，检修时动触头5可以方便的从静触头4中拉出进行维护，同时开关柜形成明显断口；手车式高压断路器主要用于发电厂，中小型发电机的送电，电力系统二次变电所的受电、送电，工矿企事业单位的配电，以及大型高压电动机的起动等。
静触头4和动触头5的良好接触确保送电安全，因而静触头4和动触头5插接时需要判断是否有效连接，现有技术手段主要是通过测算动触头5插入静触头4的行程在安全行程范围内来作出判断，行程的测算一般采用行程开关，但是这种方式不能测算静触头4和动触头5的插接是否倾斜、导致接触不良，也不能判断即便外观上看插接正确、实际上是否仍接触不良，因此亟需一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有通过测算动触头插入静触头的行程在安全行程范围内来作出判断是否有效连接，行程的测算一般采用行程开关，但是这种方式不能测算静触头和动触头的插接是否倾斜、导致接触不良，也不能判断即便外观上看插接正确、实际上是否仍接触不良的问题，提供一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，包括：
触头环，用于套设于静触头上，所述静触头与动触头配合时，所述触头环侧面对齐所述动触头端面；
若干红外探测器，沿环均布于所述触头环侧面上，所述红外探测器用于对所述动触头进行扫描，以获取所述静触头和所述动触头通电后的热图像数据；
若干超声波探测器，沿环均布于所述触头环侧面上，所述超声波探测器用于对所述动触头进行扫描，以获取所述超声波探测器到所述动触头端面的距离数据；
处理器，设于所述触头环内，所述处理器电性连接所述红外探测器和所述超声波探测器，所述处理器用于采集并传输所述热图像数据和所述距离数据。
采用本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，通过若干沿环均布的所述红外探测器能够获取所述静触头和所述动触头通电后的温度图像，以此判断两者是否接触异常，通过若干沿环均布的所述超声波探测器能够获取所述触头环侧面到所述动触头端面的距离，根据每个所述超声波探测器探测距离的平均值、最大最小值、方差等计算数据能够判断所述静触头和所述动触头的插接深度以及是否插接倾斜或者变形，而所述触头环套接于所述静触头上，装拆方便，该传感系统结构简单，能够准确测算静触头与动触头的插接是否倾斜和接触不良。
优选地，该用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统还包括当地监控后台，所述当地监控后台电性连接所述处理器，所述当地监控后台用于获取所述处理器传输的所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头和所述动触头的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环侧面到所述动触头端面的距离。
采用这种结构，所述当地监控后台将所述热图像数据和所述距离数据处理成直观的热图像和距离大小，便于监控人员直观查看了解，所述当地监控后台也将所述热图像数据和所述距离数据分析和存储，便于调档或者总结规律发现问题。
进一步优选地，该用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统还包括报警器，所述报警器电性连接所述处理器，所述处理器内设置有所述热图像数据阈值、所述静触头和所述动触头插接深度阈值和所述静触头和所述动触头插接倾斜角度阈值，所述报警器用于所述处理器采集的所述热图像数据超过阈值时报警，和用于所述处理器采集的所述距离数据不符合阈值时报警，以及用于所述处理器根据采集的所述距离数据计算的所述静触头和所述动触头插接倾斜角度超过阈值时报警。
采用这种结构，当该传感系统检测的数据不符合预设阈值时，所述处理器给所述报警器信号，所述报警器发出警报，便于人工快速响应干预，避免所述静触头和所述动触头接触不到位或者接触不良导致发热对运营造成安全威胁。
优选地，该用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统还包括无线收发器、云端服务器和应用客户端，所述无线收发器设于所述触头环内，且电性连接所述处理器，所述无线收发器无线通讯连接所述云端服务器，所述云端服务器无线通讯连接所述应用客户端，所述无线收发器用于将所述处理器采集的所述热图像数据和所述距离数据上传至所述云端服务器，所述应用客户端用于从所述云端服务器实时获取所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头和所述动触头的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环侧面到所述动触头端面的距离。
采用这种结构，一方面能够在云端备份数据，另一方面便于移动的、无线连接的所述应用客户端能够实时查看、监测所述静触头和所述动触头的连接是否异常，便于远程监控、指导排险等应用场景。
进一步优选地，所述无线收发模块包括以太网接口、WIFI模块、GPRS模块、3G模块、4G模块、5G模块中的至少一种。
进一步优选地，所述应用客户端上设置有能够对所述热图像数据和所述距离数据进行解码、处理的处理器芯片和存储器芯片，以对所述热图像数据和所述距离数据进行记录、计算和监控。
进一步优选地，所述应用客户端为手机、平板电脑或便携式计算机。
优选地，所述触头环上设有湿度传感器，所述处理器电性连接所述湿度传感器，所述湿度传感器用于检测所述静触头和所述动触头的触头盒内的湿度，以进一步分析其带电体表面氧化的影响。
优选地，所述触头环内设有3D振动传感器，所述处理器电性连接所述3D振动传感器，所述3D振动传感器用于检测所述静触头相对所述动触头振动情况，也可进一步分析所述静触头相对所述动触头的接触和电动力情况。
进一步优选地，所述当地监控后台包括显示器、微芯片和储存器。
进一步优选地，所述红外探测器相较于所述超声波探测器位于所述触头环内环。
优选地，所述超声波探测器能够替换为激光探测器，所述激光探测器用于获取所述超声波探测器到所述动触头端面的所述距离数据。
优选地，所述触头环内设有电源模块或者所述触头环采用耦合取电。
当所述触头环采用耦合取电时，该传感系统能够在所述静触头和所述动触头插接后、送电前检测行程、能够在带电时检测温度、行程；当所述触头环采用内置电源模块时，该传感系统能够在所述静触头和所述动触头插接后检测温度、行程。
优选地，所述触头环为塑料盒体。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，通过若干沿环均布的所述红外探测器能够获取所述静触头和所述动触头通电后的温度图像，以此判断两者是否接触异常，通过若干沿环均布的所述超声波探测器或者激光探测器能够获取所述触头环侧面到所述动触头（触指）端面的距离，根据每个所述超声波探测器或者激光探测器探测距离的平均值、最大最小值、方差等计算数据能够判断所述静触头和所述动触头的插接深度以及是否插接倾斜或者变形，而所述触头环套接于所述静触头上，装拆方便，该传感系统结构简单，能够准确测算静触头与动触头的插接是否倾斜和接触不良；
2、本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，所述当地监控后台将所述热图像数据和所述距离数据处理成直观的热图像和距离大小，便于监控人员直观查看了解，所述当地监控后台也将所述热图像数据和所述距离数据分析和存储，便于调档或者总结规律发现问题；
3、本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，当该传感系统检测的数据不符合预设阈值时，所述处理器给所述报警器信号，所述报警器发出警报，便于人工快速响应干预，避免所述静触头和所述动触头接触不到位或者接触不良导致发热对运营造成安全威胁；
4、本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，一方面能够在云端备份数据，另一方面便于移动的、无线连接的所述应用客户端能够实时查看、监测所述静触头和所述动触头的连接是否异常，便于远程监控、指导排险等应用场景；
5、本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，所述3D振动传感器用于检测所述静触头相对所述动触头振动情况，也可进一步分析所述静触头相对所述动触头的接触和电动力情况。
附图说明
图1是现有手车式高压断路器中静触头和动触头的结构示意图；
图2是本发明所述触头环的结构示意图；
图3是本发明使用场景示意图；
图4是云端服务器架构示意图。
图中标记：1-触头环，2-红外探测器，3-超声波探测器，4-静触头，5-动触头。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图2至图4所示，本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，包括触头环1、若干红外探测器2、若干超声波探测器3、湿度传感器、3D振动传感器、处理器、当地监控后台和报警器。
所述触头环1用于套设于静触头4上，所述静触头4与动触头5配合时，所述触头环1侧面对齐所述动触头5端面，所述触头环1为塑料盒体。
本实施例中所述红外探测器2包括六个，沿环均布于所述触头环1侧面上，所述红外探测器2用于对所述动触头5进行扫描，以获取所述静触头4和所述动触头5通电后的热图像数据。
本实施例中若干超声波探测器3包括六个，沿环均布于所述触头环1侧面上，所述超声波探测器3用于对所述动触头5进行扫描，以获取所述超声波探测器3到所述动触头5端面的距离数据，所述红外探测器2相较于所述超声波探测器3位于所述触头环1内环。
所述湿度传感器设于所述触头环1上，所述湿度传感器用于检测所述静触头4和所述动触头5的触头盒内的湿度，以进一步分析其带电体表面氧化的影响。
所述3D振动传感器设于所述触头环1内，所述3D振动传感器用于检测所述静触头4相对所述动触头5振动情况，也可进一步分析所述静触头4相对所述动触头5的接触和电动力情况。
所述处理器设于所述触头环1内，所述处理器电性连接所述红外探测器2、所述超声波探测器3、所述湿度传感器和所述3D振动传感器，所述处理器用于采集并传输所述热图像数据和所述距离数据。
所述当地监控后台电性连接所述处理器，所述当地监控后台用于获取所述处理器传输的所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头4和所述动触头5的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环1侧面到所述动触头5端面的距离，所述当地监控后台包括显示器、微芯片和储存器；采用这种结构，所述当地监控后台将所述热图像数据和所述距离数据处理成直观的热图像和距离大小，便于监控人员直观查看了解，所述当地监控后台也将所述热图像数据和所述距离数据分析和存储，便于调档或者总结规律发现问题。
所述报警器电性连接所述处理器，所述处理器内设置有所述热图像数据阈值、所述静触头4和所述动触头5插接深度阈值和所述静触头4和所述动触头5插接倾斜角度阈值，所述报警器用于所述处理器采集的所述热图像数据超过阈值时报警，和用于所述处理器采集的所述距离数据不符合阈值时报警，以及用于所述处理器根据采集的所述距离数据计算的所述静触头4和所述动触头5插接倾斜角度超过阈值时报警；采用这种结构，当该传感系统检测的数据不符合预设阈值时，所述处理器给所述报警器信号，所述报警器发出警报，便于人工快速响应干预，避免所述静触头4和所述动触头5接触不到位或者接触不良导致发热对运营造成安全威胁。
作为本实施例的一个优选方案，该用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统还包括无线收发器、云端服务器和应用客户端，所述无线收发器设于所述触头环1内，且电性连接所述处理器，所述无线收发器无线通讯连接所述云端服务器，所述云端服务器无线通讯连接所述应用客户端，所述无线收发器用于将所述处理器采集的所述热图像数据和所述距离数据上传至所述云端服务器，所述应用客户端用于从所述云端服务器实时获取所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头4和所述动触头5的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环1侧面到所述动触头5端面的距离；采用这种结构，一方面能够在云端备份数据，另一方面便于移动的、无线连接的所述应用客户端能够实时查看、监测所述静触头4和所述动触头5的连接是否异常，便于远程监控、指导排险等应用场景。
其中，所述无线收发模块包括以太网接口、WIFI模块、GPRS模块、3G模块、4G模块、5G模块中的至少一种；所述应用客户端上设置有能够对所述热图像数据和所述距离数据进行解码、处理的处理器芯片和存储器芯片，以对所述热图像数据和所述距离数据进行记录、计算和监控；具体地所述应用客户端为手机、平板电脑或便携式计算机。
本实施例中所述触头环1可采用两种供电模式，一种是所述触头环1内设有电源模块，当所述触头环1采用内置电源模块时，该传感系统能够在所述静触头4和所述动触头5插接后检测温度、行程；另一种是所述触头环1采用耦合取电，当所述触头环1采用耦合取电时，该传感系统能够在所述静触头4和所述动触头5插接后、送电前检测行程、能够在带电时检测温度、行程。
本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，通过若干沿环均布的所述红外探测器2能够获取所述静触头4和所述动触头5通电后的温度图像，以此判断两者是否接触异常，通过若干沿环均布的所述超声波探测器3能够获取所述触头环1侧面到所述动触头5端面的距离，根据每个所述超声波探测器3探测距离的平均值、最大最小值、方差等计算数据能够判断所述静触头4和所述动触头5的插接深度以及是否插接倾斜或者变形，而所述触头环1套接于所述静触头4上，装拆方便，该传感系统结构简单，能够准确测算静触头与动触头的插接是否倾斜和接触不良。
实施例2
本发明所述的所述一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，用激光探测器代替所述超声波探测器3，所述激光探测器用于获取所述超声波探测器3到所述动触头5端面的所述距离数据，探测精度更佳。
本发明所述的一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，通过若干沿环均布的所述红外探测器2能够获取所述静触头4和所述动触头5通电后的温度图像，以此判断两者是否接触异常，通过若干沿环均布的所述激光探测器能够获取所述触头环1侧面到所述动触头5端面的距离，根据每个所述激光探测器探测距离的平均值、最大最小值、方差等计算数据能够判断所述静触头4和所述动触头5的插接深度以及是否插接倾斜或者变形，而所述触头环1套接于所述静触头4上，装拆方便，该传感系统结构简单，能够准确测算静触头与动触头的插接是否倾斜和接触不良。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，包括：
触头环(1)，用于套设于静触头(4)上，所述静触头(4)与动触头(5)配合时，所述触头环(1)侧面对齐所述动触头(5)端面；
若干红外探测器(2)，沿环均布于所述触头环(1)侧面上，所述红外探测器(2)用于对所述动触头(5)进行扫描，以获取所述静触头(4)和所述动触头(5)通电后的热图像数据；
若干超声波探测器(3)，沿环均布于所述触头环(1)侧面上，所述超声波探测器(3)用于对所述动触头(5)进行扫描，以获取所述超声波探测器(3)到所述动触头(5)端面的距离数据；
处理器，设于所述触头环(1)内，所述处理器电性连接所述红外探测器(2)和所述超声波探测器(3)，所述处理器用于采集并传输所述热图像数据和所述距离数据。
2.根据权利要求1所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，还包括当地监控后台，所述当地监控后台电性连接所述处理器，所述当地监控后台用于获取所述处理器传输的所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头(4)和所述动触头(5)的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环(1)侧面到所述动触头(5)端面的距离。
3.根据权利要求2所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，还包括报警器，所述报警器电性连接所述处理器，所述处理器内设置有所述热图像数据阈值、所述静触头(4)和所述动触头(5)插接深度阈值和所述静触头(4)和所述动触头(5)插接倾斜角度阈值，所述报警器用于所述处理器采集的所述热图像数据超过阈值时报警，和用于所述处理器采集的所述距离数据不符合阈值时报警，以及用于所述处理器根据采集的所述距离数据计算的所述静触头(4)和所述动触头(5)插接倾斜角度超过阈值时报警。
4.根据权利要求1所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，还包括无线收发器、云端服务器和应用客户端，所述无线收发器设于所述触头环(1)内，且电性连接所述处理器，所述无线收发器无线通讯连接所述云端服务器，所述云端服务器无线通讯连接所述应用客户端，所述无线收发器用于将所述处理器采集的所述热图像数据和所述距离数据上传至所述云端服务器，所述应用客户端用于从所述云端服务器实时获取所述热图像数据和所述距离数据，并显示、分析和存储所述热图像数据对应的所述静触头(4)和所述动触头(5)的热图像，以及显示、分析和存储所述距离数据对应的所述触头环(1)侧面到所述动触头(5)端面的距离。
5.根据权利要求4所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述应用客户端上设置有能够对所述热图像数据和所述距离数据进行解码、处理的处理器芯片和存储器芯片，以对所述热图像数据和所述距离数据进行记录、计算和监控。
6.根据权利要求1所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述触头环(1)上设有湿度传感器，所述处理器电性连接所述湿度传感器，所述湿度传感器用于检测所述静触头(4)和所述动触头(5)的触头盒内的湿度。
7.根据权利要求1所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述触头环(1)内设有3D振动传感器，所述处理器电性连接所述3D振动传感器，所述3D振动传感器用于检测所述静触头(4)相对所述动触头(5)振动情况。
8.根据权利要求1-7任一项所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述超声波探测器(3)能够替换为激光探测器，所述激光探测器用于获取所述超声波探测器(3)到所述动触头(5)端面的所述距离数据。
9.根据权利要求1-7任一项所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述触头环(1)内设有电源模块或者所述触头环(1)采用耦合取电。
10.根据权利要求1-7任一项所述的用于手车式高压断路器触头工作状态的传感系统，其特征在于，所述触头环(1)为塑料盒体。
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Denomination of invention: A sensing system for the working state of the contact of a handcart high-voltage circuit breaker

Effective date of registration: 20230818

Granted publication date: 20210817

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Chengdu high tech Industrial Development Zone Branch

Pledgor: CHENGDU GONGBAILI AUTOMATION EQUIPMENT Co.,Ltd.

Registration number: Y2023510000200

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