CN116879810A - 一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，该装置包括：采用低磁导率材料的电磁温度测量模块，呈点阵式分布，用于对被测区域内处于电磁涡流发热环境中的多个被测物件进行点阵式测量，采集相应的电磁场测量数据和温度测量数据并发送；至少一个测量终端，每个测量终端连接一个或多个电磁温度测量模块，用于接收电磁温度测量模块发送的电磁场测量数据和温度测量数据；信息处理平台连接测量终端，用于将接收到的电磁场测量数据和温度测量数据进行分析处理形成磁场‑温度综合显示图，以实时显示多个被测物件的磁场强度值和温度值。本发明能直观地反映出被测区域内多个被测物件的磁场强度值和温度值，有利于电磁涡流发热问题的排查。
Description
技术领域
本发明涉及变电所监控技术领域，尤其涉及一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置。
背景技术
同相供电系统应用于轨道交通牵引供电系统，以电力电子变流器为核心，主要是将电网高压三相电通过功率变换器变换为单相电，为电气化铁路接触网供电，其电路结构包括降压模块、功率变换模块、升压模块、滤波模块。该系统具有供电灵活、无功功率可调、节能低耗、无电分相、无负序、电网友好等优点，属于牵引供电系统的创新。
由于电能输出均为同相，通过多支路均流供电、相对异相供电，该系统供电回路电流较大，对周边供电设备和回路金具电磁辐射强，容易引发供电设备工作异常及电缆支架、U型环、螺栓等金具温度升高等问题，所以在同相供电牵引变电所中电磁涡流发热现象具有普遍性。因涡流发热皆由强电磁场引起，且发热位置存在一定的隐蔽性和不可预见性，对系统运行和安全运维造成隐患，必须采取一定措施对电磁涡流发热问题加以防范或者解决。
发明内容
本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，采用点阵式多方位的磁场和温度测量，形成磁场-温度综合显示图，能够直观地反映出被测区域内多个所述被测物件的磁场强度值和温度值，有利于电磁涡流发热问题的排查。
本发明提供一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，包括：
采用低磁导率材料的电磁温度测量模块，呈点阵式分布，用于对被测区域内处于电磁涡流发热环境中的多个被测物件进行点阵式测量，采集相应的电磁场测量数据和温度测量数据并发送；
至少一个测量终端，每个所述测量终端连接一个或多个所述电磁温度测量模块，用于接收所述电磁温度测量模块发送的所述电磁场测量数据和所述温度测量数据，并将所述电磁场测量数据和所述温度测量数据发送至信息处理平台；
所述信息处理平台连接所述测量终端，用于将接收到的所述电磁场测量数据和所述温度测量数据进行分析处理，形成磁场-温度综合显示图，以实时显示被测区域内多个所述被测物件的磁场强度值和温度值。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述电磁温度测量模块包括：磁场测量子模块和温度换算子模块；
所述磁场测量子模块用于感知所述被测物件内部涡电流产生的电磁场，生成对应的所述电磁场测量数据，并根据所述电磁场测量数据获取对应的感应电动势；
所述温度换算子模块连接所述磁场测量子模块，用于将所述感应电动势通过换算得到所述被测物件的温度值，以作为所述温度测量数据。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述磁场测量子模块包括：电磁场测量线圈电路、电压转换电路、稳压滤波电路和AD转换电路；
所述电磁场测量线圈电路在磁场环境中感应电压，得到第一电压信号；
将所述第一电压信号通过所述电压转换电路转换为直流电压信号后，通过采样电阻生成采样电压信号；
将所述采样电压信号通过所述稳压滤波电路，形成第二电压信号；
将所述第二电压信号通过所述AD转换电路转换为数字信号，以作为所述电磁场测量数据。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述温度换算子模块包括：
试件温度测量单元，用于采用金属试件通过热电偶测温获取所述金属试件在当前电磁场环境中的第一温度值；
磁场温度转换单元，用于将当前电磁场对应的感应电动势转换为第二温度值；
温度矫正单元，用于基于所述第一温度值与所述第二温度值之间的温度误差值，对所述磁场测量子模块的测量值进行数值矫正，使重新计算的所述温度误差值在预设阈值范围内；
温度换算单元，用于将所述温度误差值换算成所述被测物件的实际温度值，以作为所述温度测量数据。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述信息处理平台还用于基于被测区域生成的场区平面图，在所述场区平面图中针对所述电磁场测量数据对应的不同的磁场强度，采用不同颜色色块进行标识，并同步标识与所述电磁场测量数据关联的所述温度测量数据对应的温度，绘制出磁场强度-温度分布云图。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述信息处理平台包括：工控机、数据收发终端和温度告警指示灯阵列；
所述数据收发终端接收所述电磁场测量数据和所述温度测量数据，并传送至所述工控机；
所述工控机在所述磁场-温度综合显示图中标记与所述被测物件对应的位置点，在所述位置点实时显示被测物件的磁场强度值和温度值，并在所述温度值超过预设的第一温度阈值后发出第一故障信号，通过所述温度告警指示灯阵列进行告警。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述信息处理平台还包括：供电回路切断模块，用于在所述温度值超过预设的第二温度阈值后发出第二故障信号，通过所述供电回路切断模块生成跳闸控制信号，切断供电回路。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述电磁温度测量模块包括陀螺仪，用于测量所述电磁温度测量模块的位置倾角，并根据测量得到的所述位置倾角对所述电磁温度测量模块进行位置调整，以获得测量值最大的所述电磁场测量数据。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述电磁温度测量模块包括振动告警子模块，用于将测得的所述电磁场测量数据大于预设的磁场强度阈值和/或测得的所述温度测量数据大于预设的温度阈值时，发出强磁场区域和/或高温区域的告警信号。
根据本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，所述电磁温度测量模块为穿戴式电磁温度测量模块和表贴式电磁温度测量模块，所述穿戴式电磁温度测量模块应用于巡检人员，所述表贴式电磁温度测量模块安装于所述金属构件上。
本发明提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，该装置包括：采用低磁导率材料的电磁温度测量模块，呈点阵式分布，用于对被测区域内处于电磁涡流发热环境中的多个被测物件进行点阵式测量，采集相应的电磁场测量数据和温度测量数据并发送；至少一个测量终端，每个测量终端连接一个或多个电磁温度测量模块，用于接收电磁温度测量模块发送的电磁场测量数据和温度测量数据，并将所述电磁场测量数据和所述温度测量数据发送至信息处理平台；信息处理平台连接测量终端，用于将接收到的电磁场测量数据和温度测量数据进行分析处理，形成磁场-温度综合显示图，以实时显示被测区域内多个被测物件的磁场强度值和温度值。相较于现有技术采用传统的测温方式，本发明采用点阵式多方位的磁场和温度测量，获得更为准确的测量数值结果，并形成磁场-温度综合显示图，能够直观地反映出被测区域内多个所述被测物件的磁场强度值和温度值，有利于电磁涡流发热问题的排查，能更早更及时地发现故障，避免事故蔓延，有利于运维安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置的信息处理平台的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的被测区域的磁场-温度综合显示图示；
图4为本发明实施例提供的涡流磁场测试原理示意图；
图5为本发明实施例提供的电磁涡流示意图；
图6为本发明实施例提供的电磁温度测量模块的电磁温度耦合测量示意图；
图7为本发明实施例提供的电磁温度测量模块的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的磁场测量子模块的结构示意图。
附图标记：
11：电磁温度测量模块；101：磁场测量子模块；1011：电磁场测量线圈电路；1012：电压转换电路；1013：稳压滤波电路；1014：AD转换电路；102：温度换算子模块；1021：试件温度测量单元；1022：磁场温度转换单元；1023：温度矫正单元；1024：温度换算单元；103：数据发送子模块；104：陀螺仪；105：振动告警子模块；
12：测量终端；13：信息处理平台；131：工控机；132：数据收发终端；133：温度告警指示灯阵列；134：供电回路切断模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例和附图对本发明进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。除非另作定义，本发明所涉及的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本发明所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
针对电气设备的发热问题采取的措施有很多，常用的测温方案多基于热电偶、热敏元件、热成像技术等。无论何种措施，都离不开对被保护对象温度的测量监控。现有技术中常用的电气设备及材料温度测试方法有红外成像测温、热敏元件测温、热电偶测温等。
第一种是热敏元件测温，采用人工手持测温仪器，利用热膨胀原理(利用气体、液体、固体三种形态的温度膨胀材料制成的气体温度计、玻璃液体温度计和金属固体温度计)测量外部壳体温度，该方式既消耗人力，得到的温度数据又不准确。
第二种采用探针深入母线槽内部，通过探针与母线槽接触，同时进行取电和测温，该方式由于探针与母线有接触，容易引发安全问题。
第三种是热电偶测温，热电偶是可直接测温的测温元件，其测温原理为塞贝克效应。由两种不同金属导体连接在一起构成闭合金属结，当两端出现温差，回路内有与温度差正相关的电流和热电动势产生。通过连接在差分结的电位计，根据热电动势的大小换算得到温度值。热电偶种类繁多，测温范围广、可连续测温、结构简单、成本低、寿命长等特点。但存在体积大，不适合便携携带，测量误差需要人为矫正。常见的热电偶金属例如铁、镍铬、铂铑，康铜、镍硅、铂等，这些金属在磁场中本身会发生不同程度发热，不便于在电磁涡流发热的环境中测量。
上述三种测量方式存在以下缺点：(1)热电偶、热敏元件只能对定点温度进行测量，甚至大面积抽样测试，不能覆盖到全面测温，容易发生高温点位测温的遗漏，更不适合对磁场引发的涡流发热现象的测量；(2)测温电路及数据传输容易在磁场环境中受到干扰。
第四种是红外热成像测温，通过光学成像系统接收被测目标的红外辐射能量，然后将其作用到红外探测器的光敏元件上，通过后继电路和信号处理后得到红外热像图，可以测量物体外部壳体温度。基于红外热成像的红外热成像设备有手持和固定式，但由于与被测目标非接触，很容易受到外接环境的影响而导致测量结果不准确，且存在以下缺点：(1)图像处理过程复杂；(2)光污染、光照干扰大；(3)仪器校准困难；(4)测量面积受限。由于测量角度问题，对红外检测不到的地方，无法监测到电磁发热，属于监测盲区。
针对同相供电牵引变电所供电主回路交变磁场较高，对外电磁辐射较强，容易受电磁干扰导致测量数据误差，基于电磁涡流发热的温度监控至今没有合理的方案，本发明针对现有技术的存在的问题，提供了一种基于电磁涡流发热的电气设备监控装置。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供的进行详细地说明。
参照图1所示，本实施例提供一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，包括：
采用低磁导率材料的电磁温度测量模块11，呈点阵式分布，用于对被测区域内处于电磁涡流发热环境中的多个被测物件进行点阵式测量，采集相应的电磁场测量数据和温度测量数据并发送；
至少一个测量终端12，每个测量终端12连接一个或多个电磁温度测量模块11，用于接收电磁温度测量模块11发送的电磁场测量数据和温度测量数据，并将电磁场测量数据和温度测量数据发送至信息处理平台13；
信息处理平台13连接测量终端12，用于将接收到的电磁场测量数据和温度测量数据进行分析处理，形成磁场-温度综合显示图，以实时显示被测区域内多个被测物件的磁场强度值和温度值。
具体地，该监控装置应用于同相供电牵引变电所或者大电流供电回路附近的设备巡检中，测量被测区域内由强磁场环境引起的被测物件的发热情况，主要针对由涡流磁场引起的发热，如电缆支架等金属构件发热，需要测量涡流磁场强度。该装置由电磁温度测量模块11、测量终端12和信息处理平台13构成。电磁温度测量模块11的外壳和衬底都采用了低磁导率材料，以避免自身收到强电磁干扰而发热，影响内部测温电路的正常运行。对被测物件的发热通过电磁温度测量模块11采用先测试磁场强度，后计算温度的方式，基于磁场测量值得到温度测量值。测量终端12可连接6个电磁温度测量模块11，将电磁温度测量模块11发送的电磁场测量数据和温度测量数据，以6个为一组进行数据收集(本实施例中将1个测量终端12设置成可连接6个电磁温度测量模块11，其他实施例可根据实际情况进行调整)，然后发送至信息处理平台13进一步处理。将测量终端12收集到的电磁场测量数据和温度测量数据通过分析处理在每个位置点进行显示，最终形成整个场区的磁场-温度综合显示图，以实时显示被测区域内多个被测物件的磁场强度值和温度值。相较于现有技术采用传统的测温方式，本发明采用点阵式多方位的磁场和温度测量，获得更为准确的测量数值结果，并形成磁场-温度综合显示图，能够直观地反映出被测区域内多个所述被测物件的磁场强度值和温度值，有利于电磁涡流发热问题的排查，能更早更及时地发现故障，避免事故蔓延，有利于运维安全。
进一步地，测量终端12起到收发测量数据和信号中继的作用。通过设置的蓝牙/WIFI模块接收来自电磁温度测量模块11的测量数据，并通过设置的数据传输模块发送到信息处理平台13；同时还预留RS485等多种数据接口，满足数据的有线传输。
本实施例中，如图2所示，信息处理平台13包括：工控机131、数据收发终端132和温度告警指示灯阵列133；
数据收发终端132接收电磁场测量数据和温度测量数据，并传送至工控机131；
工控机131在磁场-温度综合显示图中标记与被测物件对应的位置点，在位置点实时显示被测物件的磁场强度值和温度值，并在温度值超过预设的第一温度阈值后发出第一故障信号，通过温度告警指示灯阵列133进行告警。
本实施例中，信息处理平台13还包括：供电回路切断模块134，用于在温度值超过预设的第二温度阈值后发出第二故障信号，通过供电回路切断模块134生成跳闸控制信号，切断供电回路。
具体地，信息处理平台13以监控屏柜的形式设置，包含有工控机131、数据收发终端132和温度告警指示灯阵列133。工控机131设置对应的处理软件导入被测区域的CAD图，在图中标记出已安装有电磁温度测量模块11的被测物件的具体位置点，将测量终端12收集到的电磁场测量数据和温度测量数据通过分析处理在每个位置点进行显示，最终形成整个场区的磁场-温度综合显示图，并显示在工控机131主界面上，如图3所示。当接收测量终端12的数据中某个被测物体的温度过高，超过预设的第一温度阈值后，则在磁场-温度综合显示图上的相应位置点高亮闪烁，提示故障，并通过温度告警指示灯阵列133中对应于该具体位置点的指示灯进行告警。并且当温度值超过预设的第二温度阈值后，发出超温信号通过PLC控制程序给出跳闸控制信号，以及时切断供电回路。这种方式相较于牵引所内的专用消防设备，能更早地发现故障，避免事故蔓延。
如图3所示，磁场-温度综合显示图中各个采样位置点说明如下：
①电抗器内测磁场-温度采样；②电抗器与电缆接线铜排磁场-温度采样点；③电抗器底部金属支架磁场-温度采样点；④接地电抗铜排磁场-温度采样点1；⑤通风控制装置柜体磁场-温度采样点；⑥接地电抗铜排磁场-温度采样点2；⑦滤波电容接线铜排磁场-温度采样点1；⑧滤波电抗接线铜排磁场-温度采样点1；⑨滤波电抗接线铜排磁场-温度采样点2；⑩滤波电容接线铜排磁场-温度采样点2。
本实施例中，参照图7所示，电磁温度测量模块11包括：磁场测量子模块101和温度测量子模块102；
磁场测量子模块101用于感知被测物件内部涡电流产生的电磁场，生成对应的电磁场测量数据，并根据电磁场测量数据获取对应的感应电动势；
温度换算子模块102连接磁场测量子模块101，用于将感应电动势通过换算得到被测物件的温度值，以作为温度测量数据。
本实施例中，参照图6所示，温度换算子模块102包括：
试件温度测量单元1021，用于采用金属试件通过热电偶测温获取金属试件在当前电磁场环境中的第一温度值；
磁场温度转换单元1022，用于将当前电磁场对应的感应电动势转换为第二温度值；
温度矫正单元1023，用于基于第一温度值与第二温度值之间的温度误差值，对磁场测量子模块101的测量值进行数值矫正，使重新计算的温度误差值在预设阈值范围内；
温度换算单元1024，用于将温度误差值换算成被测物件的实际温度值，以作为温度测量数据。
具体地，如图4所示的涡流磁场测试原理，采用涡流磁场测量是因为本发明主要针对涡流磁场引起的发热，需要测量涡流磁场。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线，它通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化，这个反作用电流也变化。测定它的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件的温度值。
大多数的涡流计算，都是以阻抗分析法，如图5所示，通过涡流测试线圈，感知金属内部的涡电流产生的磁场，从而在涡流测试线圈中产生感应电动势f，其计算过程如式(1)所示：
f＝k1×(R1+R2+R3) (1)
其中，R1为测试线圈的电阻；R2为被测金属电阻，R2的计算可通过金属电阻率和金属表面积进行换算；R3为可调电阻，用于矫正涡流磁场的计算。
R2的计算过程如式(2)所示：
R2＝k2*ρ*h*s； (2)
其中，h为金属支架厚度；k2为换算系数；ρ为金属支架(即电缆支架)的电导率。
如图6所示，磁场测量子模块101得到感应电动势f之后，通过换算，便可以得到金属内部发热量Q，其发热换算过程如式(3)所示：
Q＝U2 /R *T (3)
其中，U为感应电压值，即感应电动势；R为式(2)中的R2；T为时间，考虑到空气对流散热，一般取值为0.2。
Ts为试件温度测量单元1021通过测温电路测量得到的第一温度值，Tc为磁场温度转换单元1022根据感应电动势转换得到的第二温度值，温度误差值delt_T计算过程如式(4)所示：
delt_T＝Ts-Tc； (4)
如果温度误差值delt_T正向较大，那么就减小R3电阻，使得感应电动势f减小，就可以使第二温度值Tc减小，温度误差值delt_T业随之减小；如果温度误差值delt_T负向较大，那么就增大R3电阻，使得感应电动势f增大，就可以使第二温度值Tc增大，温度误差值delt_T也随之减小。基于温度误差值delt_T，对磁场测量子模块101的测量值进行数值矫正，使重新计算的温度误差值在预设阈值范围内，通过设置于温度换算子模块102中的比较电路，以得到符合条件的温度差值delt_T之后，再经过温度换算单元1024将该温度差值delt_T换算为被测物体(金属支架)的温度值，以作为温度测量数据。
采用涡流磁场测量是因为本发明主要针对涡流磁场引起的发热，需要测量涡流磁场。采用与金属试件进行温度对比的逻辑，试件采用专用铁质材料，长、宽、高为2x3x0.2cm，磁导率为3000，电导率为17.2，同时配置有对该金属试件的温度测量电路，测温采用常规热电偶测温。采用金属试件进行温度测量是因为在后续的温度换算过程中需要金属试件的温度发热作为参考数据，通过温度矫正单元1023中设置的可调电阻对涡流磁场的测量值进行矫正，以增强区域内磁场测量的精度，提高电磁-温度测量的准确性。
由于与被测物体(金属支架)的磁导率和电导率肯定是存在差异的，所以其差异反映在温度差值delt_T，不同的被测物体，温度差值delt_T不同。对温度差值delt_T可以多次采样计算求其平均值，以提高其换算精度，通过式(5)将温度误差值换算成被测物件的实际温度值，换算过程如下式所示：
其中，N为采样值个数，本实施例取到10，在装置单片机运算中可以随时调整该值，以满足现场需求；ks为系数，该系数源于常用金属，如铜、铁、铝、锡等与试件铁(磁导率3000，电导率17.2)之间的经验数据，现场多采用Q235B钢，那么该系数取一固定数值，通过该模块内部运算单片机程序固化到模块中，支持现场测温。
电磁温度测量模块11还包括：数据发送子模块103，其模块内部有wifi/蓝牙传输电路，用于无线发送数据；还同时配置有RS485串口接口，支持数据的有线传输。
本实施例中，如图8所示，磁场测量子模块101包括：电磁场测量线圈电路1011、电压转换电路1012、稳压滤波电路1013和AD转换电路1014；
电磁场测量线圈电路1011在磁场环境中感应电压，得到第一电压信号；
将第一电压信号通过电压转换电路1012转换为直流电压信号后，通过采样电阻生成采样电压信号；
将采样电压信号通过稳压滤波电路1013，形成第二电压信号；
将第二电压信号通过AD转换电路1014转换为数字信号，以作为电磁场测量数据。
具体地，磁场测量子模块101内部由电磁场测量线圈电路1011、电压转换电路1012、稳压滤波电路1013和AD转换电路1014构成。在磁场测量中，电磁场测量线圈电路1011的测量线圈在磁场环境中感应电压，在线圈两端产生约12v的第一电压信号；该第一电压信号经过电压转换电路1012的整流器，转换为直流电压信号，后通过采样电阻形成采样电压信号；该采样电压信号通过稳压滤波电路1013后形成第二电压信号，经AD转换电路1014，转换为数字信号通过无线传输发送到测量终端12。
本实施例中，信息处理平台13还用于基于被测区域生成的场区平面图，在场区平面图中针对电磁场测量数据对应的不同的磁场强度，采用不同颜色色块进行标识，并同步标识与电磁场测量数据关联的温度测量数据对应的温度，绘制出磁场强度-温度分布云图。
具体地，根据电磁温度测量模块11测得的测量数据，进行电磁分布计算，绘制场区磁场强度-温度分布云图。磁场强度-温度分布云图的计算是基于每一指定地点的电磁场测量数据。软件通过对数据进行筛选，在整个场区平面图上，采用不同颜色色块填充的方式对某个区域的磁场强度进行标识。例如磁场强度高于80A/m的区域采用橙色标识，甚至红色标识；磁场强度较低的区域，采用冷色进行标识。
具体步骤如下：
1)在被测区域范围内，采样点编号为p1,p2,……pn，磁场测量值为Bp1,Bp2……Bpn，温度测量值为Tp1,Tp2,……Tpn；
2)对被测区域范围内的空间点进行三维离散，各空间点之间的间距可在0.1-5m之间可调，形成一个立方体点阵数列；
3)在立方体点阵数列中找到p1,p2……pn采样点，并且设置好采样点相应位置点上的磁场值Bp和温度值Tp；
4)采用数学内插法对立方体点阵数列中其他点的磁场值和温度值进行插值计算；
5)最终形成立方体点阵数列中所有点的磁场值和温度值，并用渐变颜色加以标识，以形成宏观的场区磁场强度-温度分布云图。
本实施例中，电磁温度测量模块11包括陀螺仪104，用于测量电磁温度测量模块11的位置倾角，并根据测量得到的位置倾角对电磁温度测量模块11进行位置调整，以获得测量值最大的电磁场测量数据。
具体地，陀螺仪104用于测量电磁温度测量模块11的位置倾角，调整电磁温度测量模块11的位置倾角使磁感线穿入电磁温度测量模块11为最大倾角，以获得测量值最大的电磁场测量数据，实现磁场准确测量。
本实施例中，电磁温度测量模块11包括振动告警子模块105，用于将测得的电磁场测量数据大于预设的磁场强度阈值和/或测得的温度测量数据大于预设的温度阈值时，发出强磁场区域和/或高温区域的告警信号。
本实施例中，电磁温度测量模块11为穿戴式电磁温度测量模块和表贴式电磁温度测量模块，穿戴式电磁温度测量模块应用于巡检人员，表贴式电磁温度测量模块安装于金属构件上。
具体地，穿戴式电磁温度测量模块有利于在场区中实时检测磁场环境，给出电气危险告警。表贴式电磁温度测量模块安装于被测物体，如金属支架上，通过测量电涡流来计算得到被测物体表面的温度值。
进一步地，电磁温度测量模块11还包括数显子模块106，用于将测得电磁场测量数据，在现场实时显示。
进一步地，电磁温度测量模块11还包括供电子模块107，采用3.7V、2000mA锂电池对设备进行供电，其内部设有稳压滤波器。
该装置应用于同相供电牵引变电所温度监控，在电抗器组温度测量的过程中，由于电抗器工作中产生强电磁场，采用一般测温装置容易引起强磁干扰，采用光纤测温系统进行测温，作为本发明的另外一种测温方式。光纤测温系统由测温传感器、数据采集器、交换机、存储器、红外显示器组成主要针对多个电抗器的中部绕组温度进行实时测量，再将测温数值通过交换机传递到工控机进行温度显示。其实现方式可参考上述实施例，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置，其特征在于，包括：
采用低磁导率材料的电磁温度测量模块，呈点阵式分布，用于对被测区域内处于电磁涡流发热环境中的多个被测物件进行点阵式测量，采集相应的电磁场测量数据和温度测量数据并发送；
至少一个测量终端，每个所述测量终端连接一个或多个所述电磁温度测量模块，用于接收所述电磁温度测量模块发送的所述电磁场测量数据和所述温度测量数据，并将所述电磁场测量数据和所述温度测量数据发送至信息处理平台；
所述信息处理平台连接所述测量终端，用于将接收到的所述电磁场测量数据和所述温度测量数据进行分析处理，形成磁场-温度综合显示图，以实时显示被测区域内多个所述被测物件的磁场强度值和温度值。
2.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述电磁温度测量模块包括：磁场测量子模块和温度换算子模块；
所述磁场测量子模块用于感知所述被测物件内部涡电流产生的电磁场，生成对应的所述电磁场测量数据，并根据所述电磁场测量数据获取对应的感应电动势；
所述温度换算子模块连接所述磁场测量子模块，用于将所述感应电动势通过换算得到所述被测物件的温度值，以作为所述温度测量数据。
3.根据权利要求2所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述磁场测量子模块包括：电磁场测量线圈电路、电压转换电路、稳压滤波电路和AD转换电路；
所述电磁场测量线圈电路在磁场环境中感应电压，得到第一电压信号；
将所述第一电压信号通过所述电压转换电路转换为直流电压信号后，通过采样电阻生成采样电压信号；
将所述采样电压信号通过所述稳压滤波电路，形成第二电压信号；
将所述第二电压信号通过所述AD转换电路转换为数字信号，以作为所述电磁场测量数据。
4.根据权利要求2所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述温度换算子模块包括：
试件温度测量单元，用于采用金属试件通过热电偶测温获取所述金属试件在当前电磁场环境中的第一温度值；
磁场温度转换单元，用于将当前电磁场对应的感应电动势转换为第二温度值；
温度矫正单元，用于基于所述第一温度值与所述第二温度值之间的温度误差值，对所述磁场测量子模块的测量值进行数值矫正，使重新计算的所述温度误差值在预设阈值范围内；
温度换算单元，用于将所述温度误差值换算成所述被测物件的实际温度值，以作为所述温度测量数据。
5.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述信息处理平台还用于基于被测区域生成的场区平面图，在所述场区平面图中针对所述电磁场测量数据对应的不同的磁场强度，采用不同颜色色块进行标识，并同步标识与所述电磁场测量数据关联的所述温度测量数据对应的温度，绘制出磁场强度-温度分布云图。
6.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述信息处理平台包括：工控机、数据收发终端和温度告警指示灯阵列；
所述数据收发终端接收所述电磁场测量数据和所述温度测量数据，并传送至所述工控机；
所述工控机在所述磁场-温度综合显示图中标记与所述被测物件对应的位置点，在所述位置点实时显示被测物件的磁场强度值和温度值，并在所述温度值超过预设的第一温度阈值后发出第一故障信号，通过所述温度告警指示灯阵列进行告警。
7.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述信息处理平台还包括：供电回路切断模块，用于在所述温度值超过预设的第二温度阈值后发出第二故障信号，通过所述供电回路切断模块生成跳闸控制信号，切断供电回路。
8.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述电磁温度测量模块包括陀螺仪，用于测量所述电磁温度测量模块的位置倾角，并根据测量得到的所述位置倾角对所述电磁温度测量模块进行位置调整，以获得测量值最大的所述电磁场测量数据。
9.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述电磁温度测量模块包括振动告警子模块，用于将测得的所述电磁场测量数据大于预设的磁场强度阈值和/或测得的所述温度测量数据大于预设的温度阈值时，发出强磁场区域和/或高温区域的告警信号。
10.根据权利要求1所述的电气设备综合监控装置，其特征在于，所述电磁温度测量模块为穿戴式电磁温度测量模块和表贴式电磁温度测量模块，所述穿戴式电磁温度测量模块应用于巡检人员，所述表贴式电磁温度测量模块安装于所述金属构件上。
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| CN202310824776.4A CN116879810A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种基于电磁涡流发热的电气设备综合监控装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117548928A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 杭州峰景科技有限公司 | 一种焊机物联设备的芯片调度方法及装置 |
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2023
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|---|---|---|---|---|
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