CN1208603C - 供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统 - Google Patents

Abstract

一种温度记录器，能够按照时间顺序将所测量的温度和测量的时间，作为温度记录存储在引入的一个存储器中，其中，温度记录器安装在一个供电线路上，用以进行温度记录，当供电线路在正常温度范围内供电时，以每半天一次的频率，将温度记录无线传输到一个监测器中，当由供电线路探测到不正常发热时，将该温度记录作为一个温度报警记录进行无线传输。

Description

供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于供电设备的温度记录器，和温度记录与控制系统，特别涉及一种用于供电设备的，可以监测供电设备，诸如供电线路，夹子，和绝缘子中的温度变化的温度记录器，和温度记录与控制系统。

背景技术

在供电设备中，如供电线路和变电站，维护/检测工作迄今主要由工人用肉眼观测。无论如何，在供电设备的某些安装环境和规模，很难实施满意的维护工作。例如，在群山之间，高地，或多雪的寒冷地区，对于供电设备进行检测时，工作负担很重，而且在某些恶劣的天气或类似的情况下，检测工作是危险的。为解决上述问题，例如，已公开的日本专利第162280/1998号，发表了一种供电线路监测系统。该供电线路监测系统包括一个无线电传感器，传感器可由装在供电线路上的一个嵌入式变压器获得电能，一个设置在输电塔架上的接收机/发送机，和一个光电信号组传感器，对接收机/发送机收到的无线电传感器的输出进行光电转换，并将转换的数据，通过一个光导纤维合成材料的架空地线(OPGW)，发送到设置在变电站的监测装置。光(连续光)由变电站通过OPGW，发送到光电信号组传感器。光电信号组传感器将根据无线电传感器发出的信号调制的光，通过OPGW，发送到监测装置。在监测装置中，对该调制后的光进行分析，得到关于供电线路的信息，即，关于电压，电流，和导线温度的信息。

根据上述已公开的日本专利第162280/1998号所描述的供电线路监测系统，为了运行的需要，须提供如用以提供电能的变压器这样的设备。这将导致增加传感器的尺寸和重量，并从而降低现场安装的工作效率。另外，不利的是能安装传感器的地方是受到限制的。再有，由于供电线路的状态是基于光输出进行探测的，并且是由监测装置发送出来的，为实时地探测到供电线路的状态，监测装置的操作率必将增加。这将产生一个增加运行价格的问题。

于是，本发明的第一个目的，是要为供电设备提供一个小的温度记录器，使其便于安装于供电设备中，而不受安装地点的限制。

本发明的第二个目的，是要为供电设备提供一个温度记录和控制系统，在正常的温度范围内传输电能时，它能够降低监测装置的操作率，而在供电线路中发生诸如不正常发热的不正常现象时，能够即时地发出这一事件的信息。

发明的内容

根据本发明，一个温度记录器被固定在供电设备，如供电线路上。温度记录器配置有一个存储器，用于存储根据温度传感器所测量的温度记录。该温度记录器在预定的时段，无线发送以预定测量时段进行温度测量所得到的温度记录，将数据传送到监测装置。借助于这种结构，监测供电设备不必增加监测装置的操作率。

附图说明

图1为一示意图，表示本发明一个实施例中的供电设备的结构；

图2为安装在供电线路上的一个温度记录器的放大的视图；

图3为本发明一个实施例中温度记录器在敞开状态下的内部侧视图；

图4为本发明一个实施例中温度记录部分的透视图；

图5为本发明一个实施例中温度记录部分的横截面视图；

图6为一示意图，表示本发明一个实施例中温度记录器的结构；

图7表示本发明一个实施例的温度记录部分中的电路结构；

图8表示本发明一个实施例的温度记录部分中的存储器结构；

图9说明本发明的一个实施例中的温度记录器通讯操作时，输电塔架上的接收/发送站的请求一发送操作；

图10说明本发明的一个实施例中的温度记录器通讯操作时，发送个别温度记录器温度记录的操作。

具体实施方式

根据本发明的用于供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统，将参照附图予以详细说明。图1为一示意图，表示本发明一个实施例中的供电设备的结构。供电设备包括：一个变电站1，用以发送电能；供电线路3A，3B，和3C，这些线路将由变电站1，通过输电塔架2延伸；一个光导纤维复合材料的架空地线(OPGW)4，设置在输电塔架2的顶部；温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F，分别设置在塔架支撑部分的供电线路3A，3B，和3C上，用以探测供电线路3A，3B，和3C的温度，作为温度记录部分(下面将于说明)的温度记录，记录探测到的温度以及测量的时间，并且，还无线发送出温度记录；输电塔架上的接收/发送站6，以无线电波与温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F进行通讯联络；一条信号线6A，将OPGW 4连接到输电塔架上的接收/发送站6；和一个监测装置9，用以根据由OPGW 4传入的温度记录，对供电线路3A，3B，和3C的温度进行分析。

图2为安装在供电线路3A上的温度记录器5A的放大的视图。温度记录器5A用一个金属夹具5a安装在夹子7附近，夹子7是用来将供电线路3A安装在输电塔架2上的。夹子7通过一个连接在绝缘接头7A上的绝缘装置8，支撑在输电塔架2的固定部分2A上。同样，其它温度记录器5B，5C，5D，5E，和5F安装在固定线路3A，3B，和3C上。

图3表示温度记录器5A侧方的内部情况。在该实施例中，由于温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F的结构彼此相同，将以温度记录器5A作为典型实例进行说明。

温度记录器5A包括：一个水密的容器52，包括一个盖子部分50和一个主体51；一个电路板54，垂直地安放在容器52内并带有电路部件，如用以进行测量量操作和通讯操作的半导体元件53；一个温度记录部分55，其中包括温度传感器，用以在预定的时段进行温度测量，并作为温度记录将所测量的温度和测量的时间存储在一个存储器中，存储器将在下面予以说明；和一个电池56，如锂电池，用以提供测量操作和通讯操作所需的电能。温度记录部分55利用安装在温度记录部分55中的温度传感器，通过具有极好热传导性的测量面52A测量温度。电路板54做成在进行通讯操作时可起到天线作用的外形。在该实施例中，温度记录器5A的尺寸为长35mm×宽35mm×高20mm。

图4和5示出温度记录部分55。该温度记录部分55为本申请人所商品化的“钮扣散热存储器”中的一种。如图4所示，温度记录部分55包括一个由诸如不锈钢材料所制成的金属容器，和在金属容器外表面上，一个数据输入/输出(I/O)终端550设置在金属容器的上部，一个接地终端551设置在圆柱的侧面上，和一个凸缘部分552设置在金属容器的底部。如图5所示，在金属容器内，装有一个用以为电路提供电能的锂电池553，一个配置有用以探测温度的温度传感器的半导体芯片555，和一个电路板557，半导体芯片555通过一个结合物凸起556，或类似物，固定于电路板上。半导体芯片555的电路图形形式的表面P，被放置在面对电路板557的位置上。

在温度传感器中，利用设置在半导体芯片555中的一个PN结式二极管进行温度探测，基于将正向电压与参照电压相比较，探测供电线路3A中的温度变化(0℃到90℃)。为形成防止短路和水密的结构，在数据I/O终端550和接地终端551之间，设置一个密封部件558。将一个由树脂材料作成的垫片(未示出)插入金属容器，用以充填金属容器中的空隙。温度记录部分55的外径约为17mm。

图6为一示意图，表示温度记录器5A的结构。在温度记录器5A中，由一个主控单元580，对一个供电部分560，一个温度记录部分55，和一个无线电通讯部分570进行控制。主控单元580包括一个接口(I/F)部分(未示出)，其构成可连接于一个终端设备，如个人电脑，用以接收初始设置或诸如此类所需要的数据。

供电部分560，在温度测量操作和通讯操作以及在不操作的准备状态时，根据由主控单元580发出的供电信号，由电池56供给适当的电能，和，另外，在收到主控单元580请求发送电池56剩余能量的数据时，输出电池剩余能量的数据。

温度记录部分55，根据在现场安装温度记录器5A之前，由连接在主控单元580 I/F接口部分的终端设备设置的初始值，实施温度测量和温度记录，这些初始值为，测量时段，温度报警信号的设定，即存储一个温度记录，作为在探测到不正常发热(例如，90℃或更高)时的温度报警记录，一个不进行温度测量的时间区，以及诸如此类的初始值。另外，在探测到不正常发热时，温度记录部分55发出一个请求-发送温度报警记录的信号到主控单元580。

无线电通讯部分570，该部分设置了一个用于和输电塔架上的接收/发送站6进行通讯的频率，并对温度记录和温度报警记录进行编译，将编译的数据叠加到一个预定频带(315MHz)的无线电波上，随后通过起到天线作用的电路板54进行发送。

图7表示温度记录部分55中一个电路的结构。在温度记录部分55中，一个内部总线160将以下各部分彼此连接起来：一个时钟控制单元151，用以根据由一个振荡器150输出的参考时钟，控制电路中的时钟功能；一个寄存器152，用以暂时存储由时钟控制单元151输出的时间数据；一个ID部分153，用以存储赋予温度记录部分55的一个单值的64-比特串行数；一个接口(I/F)部分154，用以控制主控单元580与无线电通讯部分570之间的数据I/O操作；一个供电部分155，如锂电池，用以为电路供给电能；一个存储器156，用以存储各种程序，例如，温度记录操作和温度记录输出操作程序，以及一些数据；一个温度传感器157，用以根据温度输出一个温度探测信号；一个测量控制单元158，对温度探测信号进行A/D转换，并将转换的数据连同时钟控制单元151的输出，输送到存储器156；和一个温度记录控制单元159，用以控制每一部分。

图8表示存储器156。存储器156包括一个温度报警存储器161，用以根据不正常发热存储温度报警记录；一个历史存储器162，用以存储温度测量的状态、其它数据和根据从测量开始在预定的各时段输入温度的测量值的测量记录，作为历史；一个程序存储器163，用以存储各种程序，和一个存储器控制单元164，用以控制每一个存储区的写入和读出。在存储区因温度数据的累积和类似的情况而不足时，历史存储区162根据测量状态，中止温度数据的存储，或清除最老的数据，存储最新的数据。

根据本发明的供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统的操作，将结合附图予以说明。首先将说明初始设置值的输入。一个终端装置，通过主控单元580中的I/F部分，连接到温度记录器5A上，并由一位操作人员按照输入操作进行初始化。在初始化操作中，主控单元580读出存储在温度记录部分55内ID部分153中的串行数(serial number)。初始化后，终端设备实施温度记录部分55的初始设置，例如，关于温度测量状态，诸如报警温度，正常操作情况下第一个测量时段(例如，一小时)，测量时区，和在测量到报警温度之后的第二个测量时段(例如，5分钟)，与输电塔架上的接收/发送站6通讯的时段(例如，每半天一次)，和通讯作业。另外，在唯一的ID赋予供电塔架上的接收/发送站6之后，通讯即可进行。主控单元580在一个嵌入存储器(未示出)中存储这些初始设置数据。

初始设置之后，用一个金属夹具5a将温度记录器5A安装在供电线路3A上。安装后，监测设备9将一个通讯请求信号发送给输电塔架上的接收/发送站6。根据温度记录部分55的一个串行数请求信号，输电塔架上的接收/发送站6，与安装在输电塔架2上的每一个温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F进行通讯联络，检查温度记录器中的通讯干扰和中断。

其次，对温度测量操作进行说明。温度记录部分55，按照初始设置值，以第一测量时段测量供电线路3的温度。在该温度测量操作中，由温度传感器157对通过容器52中测量面52A传导的供电线路3的温度进行探测。在测量控制单元158中，所探测到的温度被转换为各相应温度的电信号，随后即依次存储在存储器156的历史存储器162中。这时，由时钟控制单元151输出的时间数据，作为测量时间也被存储起来。供电部分560，为温度记录部分55的温度测量和温度记录提供所需的电能。在完成这些操作之后，供电部分560以低能耗备用状态，由电池56提供电能。

再次，说明温度记录的传输。主控单元580，按照初始设置值以通讯时段操纵无线电通讯部分570，将温度记录传输到输电塔架上的接收/发送站6。在通讯联络中，温度记录部分55的串行数被传输到输电塔架上的接收/发送站6。随后，存储在历史存储器162中的温度记录，基于无线电波被依次发送。输电塔架上的接收/发送站6，将信号光通过一个信号线6A传输到OPGW 4，信号光是由所接收的基于温度记录的电波经光电转换得到的。在变电站1中监测装置9通过OPGW 4收到信号光，随后信号光经光电转换用以对温度记录进行分析。

当监测装置9向温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F发出温度记录传输请求时，监测装置9按照请求-发送信号，将信号光通过OPGW 4发送到输电塔架上的接收/发送站6。

图9表示在温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F与输电塔架上的接收/发送站6之间进行通讯联络操作时，由输电塔架上的接收/发送站6发出的请求-发送操作。输电塔架上的接收/发送站6，将通过OPGW 4和信号线6A接收到的信号光进行光电转换，并将转换后的数据叠加在无线电波上，接着将叠加后的数据发出。

图10表示每个温度记录器中温度记录的传输操作。根据由无线电通讯部分570收到的请求-发送信号，每个温度记录器中的主控单元580，向温度记录部分55，发出输出温度记录的请求，于是，温度记录由温度记录器按图示的顺序发送到输电塔架上的接收/发送站6。输电塔架上的接收/发送站6，将信号光通过一个信号线6A和OPGW 4，传输到监测装置9，信号光是由所接收的无线电波经光电转换得到的。监测装置9接收到信号光并进行光电转换，对供电线路3A的温度记录进行分析。

其次，说明温度报警记录的传输。在探测到供电线路3A的不正常发热时，温度记录部分55将温度记录作为温度报警记录存储在存储器156中的温度报警存储器161中，另外，向主控单元580发出一个请求-发送温度报警记录的信号。根据该请求-发送信号，主控单元580操纵无线电通讯部分570，向输电塔架上的接收/发送站6发出温度报警记录。温度记录部分55，在探测到不正常发热之后，将温度测量时段改为第二个测量时段，并以第二个测量时段测量供电线路3A的温度。

根据上述供电设备的温度记录和控制系统，在温度记录器中，测量到的供电线路的温度和测量的时间，作为温度记录，按时间顺序，存储在一个内部存储器中。于是，当供电线路在正常温度范围内供电时，传输温度记录，传输频率可以是，例如，每天一次。这可以降低温度记录和控制系统的运行成本，同时，能够降低用于和接收/发送站通讯联络的能耗。存储在存储器中的温度记录，如果需要，可以读出并发送到监测装置处。

另外，在使用半导体类温度传感器时，用于测量温度所需的电能是很少的。在使用电池作为能源时，其运转期甚至达到延长使用寿命的有效期。因此，可以缩小温度记录器的尺寸。如果电池的消耗速度很快，可以预期，假如供电线路发生某些不正常现象时，在设置温度记录器的地方，温度升高将是明显的。因此，及时地维护/检测是需要的。

再者，由于温度记录器的尺寸可以缩小，因电能传输产生的对于电路的电场影响可以降低。于是，可以降低测量所得的温度与真实温度之间的差别。

在本发明的实施例中，对测量供电线路温度的温度记录器和温度记录与控制系统靠近安装在供电线路上的夹子的部分作了说明。温度记录器，无论如何，可以配置在其它地方。例如，温度记录器和温度记录与控制系统可以应用于，例如，变电站中的主电路接线，绝缘部件，如绝缘陶瓷的温度测量。

如上所述，根据本发明的供电设备温度记录器，其温度记录，包括在预定的测量时段测量的温度，和测量的时间，都存储在一个存储器中，并以预定的时段进行无线传输。因此，温度记录器便于安装在供电设备中，而不受设置位置的限制，例如，在群山之间，高地，多雪的地方，以及危险的地方，同时温度记录器的尺寸可以减小。

另外，根据本发明的温度记录和控制系统，接收基于上述温度记录器所得的温度记录的无线电波，将该无线电波转换为光信号，光信号随即通过光传输线路被输送到监测设备。于是，当在正常温度范围供电时，监测设备的运作可以减少。然而，在发生不正常现象，如供电线路不正常发热时，这一现象的信息应立即送出。

工业生产适用性

如上所述，根据本发明的温度记录器和温度记录与控制系统，适合用于监测这样的对象，即由于高地，高压，或强电场，工人进行监测工作危险或困难的地方。

Claims (8)

1.一个用于供电线路的温度记录器，其特征在于包括：

一个温度传感器，安装在供电线路之上的供电设备上，以预定的时段测量温度，并生成一个温度探测信号；

一个存储器，设置在温度传感器的安装部分，用于存储温度记录，存储根据温度探测信号测量到的温度和测量的时间的温度记录；

一个电路板，配有所述温度传感器和存储器；

电池，用于给电路板提供电源；

一个盒子，在该盒子中水密地容纳电路板和电池；

通讯装置，包括一个传输部分，用于以无线传输温度记录；

控制装置，使通讯装置能够以预定的传输间隔无线发送储存在存储器中的温度记录；

一个壳体，在该壳体中水密地容纳所述盒子、通信装置和控制装置；

所述壳体被固定到电源设备上。

2.根据权利要求1所说的用于供电设备的温度记录器，其特征在于，所说的存储器包括：

一个历史存储器，用于按时间顺序存储温度记录；和

一个温度报警存储器，用于按时间顺序存储温度记录，这些记录是超出正常温度范围的，作为温度报警记录。

3.根据权利据要求1所说的用于供电设备的温度记录器，其特征在于，通讯装置包括一个接收部分，用于接收一个由外部提供的监测装置输出温度记录的指令。

4.根据权利据要求1所说的用于供电设备的温度记录器，其特征在于，当得到一个表明温度偏离正常温度范围的温度报警记录时，控制装置使通讯装置能以无线传输温度报警记录，接着使温度传感器以短于预定测量间隔的测量间隔进行温度测量。

5.一个用于供电设备的温度记录与控制系统，其特征在于包括：

一个温度记录器，包括一个壳体，在该壳体中水密地容纳一个温度传感器，所述温度传感器安装在供电线路之上的供电设备上，以预定的时段测量供电设备的温度；一个存储器，存储基于温度和测量的时间的温度探测信号作为温度记录；一个电路板，配有所述的温度传感器和存储器；电池，用于给所述电路板提供电源；一个盒子，在该盒子中水密地容纳电路板和电池；通讯装置，以无线电波传输温度记录；控制装置，使通讯装置能够以预定的传输间隔无线发送储存在存储器中的温度记录；

一个光学信号传输装置，该装置接收无线电波，根据温度记录将无线电波转换为光学信号，并将光学信号发送至光学传输线路；和

一个监测装置，该装置通过光学传输线路，接收基于温度记录的光学信号。

6.根据权利要求5中所说的用于供电设备的温度记录与控制系统，其特征在于，当得到一个表明温度偏离正常温度范围的温度报警记录时，温度记录器使通讯装置能以无线传输温度记录，接着使温度传感器以短于预定测量间隔的测量间隔进行温度测量。

7.根据权利要求5中所说的用于供电设备的温度记录与控制系统，其特征在于，光学传输线路为沿供电线路设置的光导纤维合成材料的架空地线。

8.根据权利要求5中所说的用于供电设备的温度记录与控制系统，其特征在于，监测装置包括：

一个光电变换器，用于将光信号转换为电信号；和

一个终端设备，用于接收电信号和分析温度记录。

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