CN114136376A - 一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，包括：设置在开关设备处的网关以及与网关分别连接的温度采集装置、局放采集装置、控制电压采集装置、环境温湿度采集装置、视频采集装置和备用电源电路，温度采集装置连接有综合保护装置和温差、压差、电池供电三种取电方式的温度传感器组，网关经网络通信连接有标识体系解析平台；网关、温度采集装置、局放采集装置、控制电压采集装置和环境温湿度采集装置的内部均设有电源，每个电源分别与备用电源电路电性连接，局放采集装置电性连接有局放传感器组，视频采集装置电性连接有摄像头组。本发明用于实现配网开关设备的物联网应用，提升智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及智能型配网开关设备技术领域，特别是涉及一种基于温度传感 器融合应用的开关设备监测系统。
背景技术
配网开关设备是电力系统中配网环节应用量大、面广的一种终端电力装 备，其智能化程度是决定电力网配电系统技术是否进步的指标之一。通过温度 传感器、局放传感器、视频等融合应用的技术手段将配网开关设备的运行指标 进行实时监测和上传，可以进一步地提高电力系统安全、稳定运行，尤其是以 数据为基础，以“可测、可控、可视、协同自愈”为方向智能配用电系统建设， 逐步成为行业内对配网开关设备重要考评依据。
目前，传统配网开关设备在工况环境变化中的可靠性、稳定性指标需要 逐步提升，尤其是如何通过温度传感器融合应用等手段改进其长期运行中的无 计划断电、运维参考资源缺乏的问题，使配网开关设备应用更加方便，成为电 力装备制造商和终端用户的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统， 用于实现配网开关设备的物联网应用，提升智能化水平。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，包括：设置在开关设 备处的网关以及与所述网关分别连接的温度采集装置、局放采集装置、控制电 压采集装置、环境温湿度采集装置、视频采集装置和备用电源电路，所述温度 采集装置分别连接有综合保护装置和不同取电方式的温度传感器组，所述网关 经网络通信连接有标识体系解析平台；
所述网关、温度采集装置、局放采集装置、控制电压采集装置和环境温湿 度采集装置的内部均设有电源，每个所述电源分别与所述备用电源电路电性连 接；所述不同取电方式的温度传感器组包括温差取电温度传感器单元、压差取 电温度传感器单元和电池供电温度传感器单元，用于测量开关设备导体连接处 的温度；所述局放采集装置电性连接有局放传感器组，用于测量开关设备局部 放电数据；所述视频采集装置电性连接有摄像头组，用于采集开关设备内的图 像信息；所述控制电压采集装置用于测量开关设备控制电源数据，所述环境温 湿度采集装置用于测量开关设备环境温湿度数据。
可选的，所述网关设置有串口一、串口二、串口三、网口和网卡，所述串 口一与所述温度采集装置连接，所述串口二与所述局放采集装置连接，所述串 口三分别与所述控制电压采集装置和环境温湿度采集装置连接，所述网口与所 述视频采集装置连接，所述网卡与所述标识体系解析平台无线通信连接；所述 温度采集装置与所述不同取电方式的温度传感器组无线通信连接。
可选的，所述网卡采用4G网卡或5G网卡。
可选的，所述局放传感器组包括三个局放传感器，分别用于收集开关设备 电缆室、母线室、断路器手车的局部放电数据。
可选的，所述视频采集装置为红外热成像视频采集装置，所述摄像头组包 括三个摄像头，分别用于采集开关设备中断路器手车位置信息，电缆室的烟雾、 火光、异物入侵信息以及母线室的烟雾、火光、异物入侵信息。
可选的，所述温差取电温度传感器单元包括三个温差取电温度传感器，安 装在开关设备电缆室内靠近ABC三相电缆搭接点的母线导体下方，用于收集 开关设备电缆室导体的温度数据；所述压差取电温度传感器单元包括三个压差 取电温度传感器，安装在开关设备母线室的横联母线内侧且与垂直母线搭接处 的螺丝上，用于收集开关设备母线室导体的温度数据；所述电池供电温度传感 器单元包括六个电池供电温度传感器，安装在开关设备断路器室的断路器手车 动触头上，用于收集开关设备断路器手车导体的温度数据。
可选的，所述备用电源电路包括微型断路器、开关电源、电池充放电模块、 电池组和大功率二极管，所述微型断路器的上端分别与所述电池充放电模块的 输入端和所述控制电压采集装置的模拟量采集端子电性连接，所述微型断路器 的下端分别与所述开关电源的输入端和所述控制电压采集装置的模拟量采集 端子电性连接，所述电池充放电模块的第一输出端与所述电池组电性连接，所 述电池充放电模块第二输出端的正极性端子串联大功率二极管后与所述开关 电源输出端的正极性端子电性连接，所述电池充放电模块第二输出端的负极性 端子与所述开关电源输出端的负极性端子电性连接，所述电池充放电的第二输 出端和开关电源的输出端分别与所述网关、温度采集装置、局放采集装置、控制电压采集装置、环境温湿度采集装置电性连接。
可选的，所述开关设备外表面设有身份识别二维码。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供 的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，是在配网开关设备内根据使 用条件融合应用三种不同取电方式的温度传感器，通过一套后备电源管理系统 保障网关在有无控制电源的状态均能把三种温度传感器、连同开关设备内的局 放传感器、视频摄像头、两路控制电压信号的数据，进行实时上传到产品标识 体系解析平台，并在开关设备本体上设置身份识别二维码，方便人员扫码查看 数据，实现配网开关设备的物联网应用和智能化目的。
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性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统的结 构示意图；
图2为本发明实施例基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统的安 装示意图；
图3为本发明实施例备用电源电路的电气接线图。
附图标记说明：1、网关；2、温度采集装置；201、温差取电温度传感器； 202、压差取电温度传感器；203、电池供电温度传感器；3、综合保护装置；4、 局放采集装置；5、控制电压采集装置；6、环境温湿度采集装置；7、视频采 集装置；701、摄像头；8、备用电源电路。
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。
本发明的目的是提供一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统， 用于实现配网开关设备的物联网应用，提升智能化水平。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的基于温度传感器融合应用的开关 设备监测系统，包括：设置在开关设备处的网关1以及与所述网关1分别连接 的温度采集装置2、局放采集装置4、控制电压采集装置5、环境温湿度采集 装置6、视频采集装置7和备用电源电路8，所述温度采集装置2连接有综合 保护装置3和不同取电方式的温度传感器组，所述网关1经网络通信连接有标 识体系解析平台；
所述网关1、温度采集装置2、局放采集装置4、控制电压采集装置5和 环境温湿度采集装置6的内部均设有电源，每个所述电源分别与所述备用电源 电路8电性连接；所述不同取电方式的温度传感器组包括温差取电温度传感器 单元、压差取电温度传感器单元和电池供电温度传感器单元，用于测量开关设 备导体连接处的温度；所述局放采集装置4电性连接有局放传感器组，用于测 量开关设备局部放电数据；所述视频采集装置7电性连接有摄像头组，用于采 集开关设备内的图像信息；所述控制电压采集装置5用于测量开关设备控制电 源数据，所述环境温湿度采集装置6用于测量开关设备环境温湿度数据。
所述网关1设置有串口一、串口二、串口三、网口和网卡，所述网卡与所 述标识体系解析平台无线通信连接，所述网卡采用4G网卡或5G网卡，所述 温度采集装置2与所述不同取电方式的温度传感器组无线通信连接；所述串口 一与所述温度采集装置2连接，用于执行所述标识体系解析平台设定的定周期 或不定周期的温度轮询指令，并通过4G/5G网络将轮询到的温度数据发送给 所述标识体系解析平台的数据库；所述温度信息收集装置设有IO端子，所述 综合保护装置3与所述IO端子连接，所述综合保护装置3用于对温度设定值(如高温、超高温的状态值)的逻辑判断和下发控制指令；所述串口二与所述 局放采集装置4连接，用于执行所述标识体系解析平台设定的定周期或不定周 期的局放轮询指令，并通过4G/5G网络把轮询到的局放数据发送给所述标识 体系解析平台的数据库；所述串口三分别与所述控制电压采集装置5和环境温 湿度采集装置6连接，所述网口与所述视频采集装置7连接，用于执行所述标 识体系解析平台的不定周期的视频查询指令和数据异常触发的视频主动上传， 并通过4G/5G网络把轮询到的数据发送给所述标识体系解析平台的数据库。
所述开关设备外部设置有设备身份识别二维码，用于链接手机终端与标示 体系解析平台，通过手机获取设备数据；所述标示体系解析平台读取平台内的 数据进行解析；
所述局放传感器组包括三个局放传感器401，基于声纹识别技术，分别用 于收集开关设备电缆室、母线室、断路器手车的局部放电数据。
所述视频采集装置7为红外热成像视频采集装置，所述摄像头组包括三个 摄像头701，基于红外热成像技术，分别用于采集开关设备中断路器手车位置 信息以及电缆室和母线室的烟雾、火光、异物入侵信息。
所述温差取电温度传感器单元包括三个温差取电温度传感器201，所述压 差取电温度传感器单元包括三个压差取电温度传感器202，所述电池供电温度 传感器单元包括六个电池供电温度传感器203，分别用于收集开关设备电缆室 导体、母线室导体、断路器手车导体的温度数据。按照开关设备运维特点，三 个所述温差取电温度传感器201安装在开关设备电缆室内靠近ABC三相电缆 搭接点的母线导体下方，形成利用热流向上的现象形成区域温差的差异化进而 获取传感器电源(即安装在开关设备电缆室的母排上，且必须倒悬挂安装，利 用母排的发热及柜内往上的热流和远离母排区域空气温度之间的温度差获取 自身的供电电源，确保在开关设备电源侧不断电的应用场景下可以获得电缆搭 接点关键部位的温度数据)；三个所述压差取电温度传感器202安装在开关设 备的母线室的横联母线内侧且与垂直母线搭接处的螺丝上(即安装在开关设备 母线室的母排上，通过母排上的高压电场感应获取自身的供电电源，确保在开 关设备电源侧不断电的应用场景下可以获得母线搭接点关键部位的温度数 据)；六个所述电池供电温度传感器203安装在开关设备断路器室的断路器手 车动触头上，利用手车可以定期抽出的特点方便电池的定期更换，进而保证传 感器的电源供给(即安装在开关设备断路器室的断路器手车的触臂上，利用断 路器手车可以定期分闸移出的应用场景人工更换电池，确保在开关设备电源侧 不断电的应用场景下可以获得断路器动静触头关键部位的温度数据)；上述 12个温度传感器结合开关设备的特性融合应用在开关设备各功能单元内，并 融合应用后备电源电路给网关1、温度采集装置2在开关设备控制电源消失后 提供供电电源，保障开关设备正常预警和运行数据采集；上述12个温度传感 器全部通过无线通信的方式与温度采集装置2进行数据交互。
开关设备设置有所述后备电源电路8，确保开关设备控制电源消失后网关 1和温度采集装置2、局放采集装置4等仍能正常采集正常和异常信号发送给 平台。如图3所示，所述备用电源电路8包括微型断路器、开关电源、电池充 放电模块、电池组和大功率二极管，所述微型断路器的上端分别与所述电池充 放电模块的输入端F1/F2和所述控制电压采集装置5的模拟量采集端子 F2-1/F2-2电性连接，所述微型断路器的下端分别与所述开关电源的输入端 L1/L2和所述控制电压采集装置5的模拟量采集端子F1-1/F1-2电性连接，所述电池充放电模块的第一输出端与所述电池组电性连接，所述电池充放电模块 第二输出端的正极性端子V+串联大功率二极管后与所述开关电源输出端的正 极性端子V+电性连接，所述电池充放电模块第二输出端的负极性端子V-与所 述开关电源输出端的负极性端子V-电性连接，所述电池充放电的第二输出端 V+/V-和开关电源的输出端V+/V-分别与所述网关1、温度采集装置2、局放采 集装置4、控制电压采集装置5、环境温湿度采集装置6电性连接，提供电源。
所述备用电源电路8在开关设备控制电压正常时，一方面是通过微型断路 器经开关电源电压变换后分别给所述控制电压采集装置5、网关1、局放采集 装置4、温度采集装置2、环境温湿度采集装置6提供电源，另一方面通过电 池充放电模块给电池组充电；所述备用电源电路8在开关设备控制电压异常 时，通过电池组经电池充放电模块分别给所述控制电压采集装置5、网关1、 局放采集装置4、温度采集装置2、环境温湿度采集装置6提供电源；电池充 放电模块设置充电(放电)电压比开关电源输出侧电压低1V；所述控制电压 采集装置5分别采集微型断路器上端和下端的电压值，如上端有压、下端无压 则判断微型断路器分闸(电路异常)；如上端无压、下端无压则判断控制电压 消失(电源异常)。
本发明提供的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，是在配网开 关设备内根据使用条件融合应用三种不同取电方式的温度传感器，通过一套后 备电源管理系统保障网关在有无控制电源的状态均能把三种温度传感器、连同 开关设备内的局放传感器、视频摄像头、两路控制电压信号的数据，进行实时 上传到产品标识体系解析平台，并在开关设备本体上设置身份识别二维码，方 便人员扫码查看数据，实现配网开关设备的物联网应用和智能化目的。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，包括：设置在开关设备处的网关(1)以及与所述网关(1)分别连接的温度采集装置(2)、局放采集装置(4)、控制电压采集装置(5)、环境温湿度采集装置(6)、视频采集装置(7)和备用电源电路(8)，所述温度采集装置(2)连接有综合保护装置(3)和不同取电方式的温度传感器组，所述网关(1)经网络通信连接有标识体系解析平台；
所述网关(1)、温度采集装置(2)、局放采集装置(4)、控制电压采集装置(5)和环境温湿度采集装置(6)的内部均设有电源，每个所述电源分别与所述备用电源电路(8)电性连接；所述不同取电方式的温度传感器组包括温差取电温度传感器单元、压差取电温度传感器单元和电池供电温度传感器单元，用于测量开关设备导体连接处的温度；所述局放采集装置(4)电性连接有局放传感器组，用于测量开关设备局部放电数据；所述视频采集装置(7)电性连接有摄像头组，用于采集开关设备内的图像信息；所述控制电压采集装置(5)用于测量开关设备控制电源数据，所述环境温湿度采集装置(6)用于测量开关设备环境温湿度数据。
2.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述网关(1)设置有串口一、串口二、串口三、网口和网卡，所述串口一与所述温度采集装置(2)连接，所述串口二与所述局放采集装置(4)连接，所述串口三分别与所述控制电压采集装置(5)和环境温湿度采集装置(6)连接，所述网口与所述视频采集装置(7)连接，所述网卡与所述标识体系解析平台无线通信连接；所述温度采集装置(2)与所述不同取电方式的温度传感器组无线通信连接。
3.根据权利要求2所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述网卡采用4G网卡或5G网卡。
4.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述局放传感器组包括三个局放传感器(401)，分别用于收集开关设备电缆室、母线室、断路器手车的局部放电数据。
5.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述视频采集装置(7)为红外热成像视频采集装置，所述摄像头组包括三个摄像头(701)，分别用于采集开关设备中断路器手车位置信息，电缆室的烟雾、火光、异物入侵信息以及母线室的烟雾、火光、异物入侵信息。
6.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述温差取电温度传感器单元包括三个温差取电温度传感器(201)，安装在开关设备电缆室内靠近ABC三相电缆搭接点的母线导体下方，用于收集开关设备电缆室导体的温度数据；所述压差取电温度传感器单元包括三个压差取电温度传感器(202)，安装在开关设备母线室的横联母线内侧且与垂直母线搭接处的螺丝上，用于收集开关设备母线室导体的温度数据；所述电池供电温度传感器单元包括六个电池供电温度传感器(203)，安装在开关设备断路器室的断路器手车动触头上，用于收集开关设备断路器手车导体的温度数据。
7.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述备用电源电路(8)包括微型断路器、开关电源、电池充放电模块、电池组和大功率二极管，所述微型断路器的上端分别与所述电池充放电模块的输入端和所述控制电压采集装置(5)的模拟量采集端子电性连接，所述微型断路器的下端分别与所述开关电源的输入端和所述控制电压采集装置(5)的模拟量采集端子电性连接，所述电池充放电模块的第一输出端与所述电池组电性连接，所述电池充放电模块第二输出端的正极性端子串联大功率二极管后与所述开关电源输出端的正极性端子电性连接，所述电池充放电模块第二输出端的负极性端子与所述开关电源输出端的负极性端子电性连接，所述电池充放电的第二输出端和开关电源的输出端分别与所述网关(1)、温度采集装置(2)、局放采集装置(4)、控制电压采集装置(5)、环境温湿度采集装置(6)电性连接。
8.根据权利要求1所述的基于温度传感器融合应用的开关设备监测系统，其特征在于，所述开关设备外表面设有身份识别二维码。
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