CN206639003U - 一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置 - Google Patents

Abstract

一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，包括电源供电模块、直流稳压模块、中央核心控制单元、温度数据采集模块、无线传输模块。所述电源供电模块的输出端连接直流稳压模块的输入端，直流稳压模块的输出端连接中央核心控制单元的输入端，所述中央核心控制单元的输入端连接温度数据采集模块。所述中央核心控制单元连接防爆器，所述中央核心控制单元的输出端通过无线传输模块连接巡检设备，巡检设备通过RS485串行接口连接主控机。本实用新型装置当检测现场电缆接头数据异常时，提醒工作人员及时采取相关处理措施，有效防止因电缆接头温度过多引发的火灾，大范围停电等事故；在电缆接头处增加防爆器实现冷却，实现对电缆接头的检测及主动性防护，确保电力系统的正常工作。

Description

一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置

技术领域

本实用新型涉及输电线路技术领域，尤其涉及一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置。

背景技术

电力系统中电力电缆分布广、跨度大、环境复杂，气候环境非常恶劣，而且供电剧场较长，对电力电缆的正常运行造成了很大的干扰。由于一些城市规划，有些电力线缆只能从地底下通过，这就对地底下的电力电缆的要求就更高了。特别在高压电力电缆输电线路中，6~10KV电缆平均每300~500m就有一处电缆接头，其运行温度是反映运行状态的重要参数，而中间接头是电力系统安全运行中最薄弱的环节。在高用电负荷的情况下，电缆接头温度急剧升高超过了所承受的临界温度时，就有可能引起电缆接头爆炸，造成供电系统大范围停电。不仅对电力电缆造成危害，更主要是可能对人身安全造成伤害。目前均是通过人工巡查的方式对电缆接头温度进行检测，但是人工巡查方式存在巡查不够准确、不及时、且难以实现实时监测。因此，如何有效地对地下专用电力电缆进行检测和故障点及时判断，是当前要解决的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，当检测现场电缆接头数据异常时，提醒工作人员及时采取相关处理措施，有效防止因电缆接头温度过多引发的火灾，大范围停电等事故；在电缆接头处增加防爆器实现冷却，实现对电缆接头的检测及主动性防护，确保电力系统的正常工作。

本实用新型采取的技术方案为：

一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，包括电源供电模块、直流稳压模块、中央核心控制单元、温度数据采集模块、无线传输模块。

所述电源供电模块的输出端连接直流稳压模块的输入端，直流稳压模块的输出端连接中央核心控制单元的输入端，所述中央核心控制单元的输入端连接温度数据采集模块；

所述中央核心控制单元连接防爆器，所述中央核心控制单元的输出端通过无线传输模块连接巡检设备，巡检设备通过RS485串行接口连接主控机。

所述电源供电模块为卡环感应取电装置，所述卡环感应取电装置安装在高压线路上。

所述直流稳压模块采用稳压芯片LM2596-5P，稳压芯片LM2596-5P用于将+12V电压转换到5V电压，转换精度高，可降低功耗。

所述中央核心控制单元采用单片机MSP430F149作为控制核心，用于完成多个温度采集数据处理与控制。MSP430F149单片机具有多种低功耗工作模式，可以快速进行切换，在没有事件发生时进入低功耗状态；事件发生时，通过中断可以在6/zs内唤醒CPU，事件处理完毕后，再次进入低功耗状态。

所述温度数据采集模块采用TMP100数字温度传感器，多个TMP100数字温度传感器安放在电缆接头表面。TMP100数字温度传感器内部封装二极管温度传感单元，A/D转换单元，可以方便进行温度数据转换，具有超低功耗优点。

所述无线传输模块包括无线收发芯片NRF401，其用于中央核心控制单元接收的数据与巡检设备之间的传送。

所述巡检设备为手持式，巡检设备用于现场电缆接头温度的检测与显示。手持式设备具有无直接接触，方便等优点，可以快速实现现场检测应用。

所述防爆器直接安装在地下电缆接头上，当检测温度高于系统设定的阈值时，防爆器自动开启，实现降温防爆。防爆器不仅可以实现电缆接头爆炸，还可以实现降温，能够对单片机控制单元的控制信号快速接收。

所述中央核心控制单元的输入端连接定时唤醒模块，所述定时唤醒模块采用DS1302芯片，用于定时向中央核心控制单元提供终端信号，能够实现整个系统通断唤醒，降低功耗。

采用上述结构，本实用新型一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，通过采用卡环感应取电装置实现电能的供给，利用温度数据采集模块实现地下电缆接头温度采集，通过中央核心控制单元完成数据分析与处理，并通过无线传输模块实现数据与巡检设备无线传输，同时巡检设备通过串行接口和主控机进行通讯，完成对现场监控，同时主控机可显示出电缆接头温度数据历史走势。当检测现场电缆接头数据异常时，主控机显示屏会自动弹出报警窗口，提醒工作人员及时采取相关处理措施，有效防止因电缆接头温度过多引发的火灾，大范围停电等事故。在电缆接头处增加防爆器，实现冷却，并对电缆接头的检测及主动性防护，确保电力系统的正常工作。本实用新型装置可实现高度智能化，可操作性强，节能实用，安全可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图。

图2为本实用新型的温度数据采集电路图。

图3为本实用新型定时唤醒电路图。

图4为本实用新型无线收发电路图。

图5为本实用新型数据存储电路图。

图6为本实用新型的直流稳压模块电路原理图。

具体实施方式

一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，包括电源供电模块、直流稳压模块、中央核心控制单元、温度数据采集模块、无线传输模块。

所述电源供电模块的输出端连接直流稳压模块的输入端，直流稳压模块的输出端连接中央核心控制单元的输入端，所述中央核心控制单元的输入端连接温度数据采集模块。所述中央核心控制单元连接防爆器，所述中央核心控制单元的输出端通过无线传输模块连接巡检设备，巡检设备通过RS485串行接口连接主控机。

所述电源供电模块为卡环感应取电装置，所述卡环感应取电装置安装在高压线路上。

所述直流稳压模块采用稳压芯片LM2596-5P，稳压芯片LM2596-5P用于将+12V电压转换到5V电压。

所述中央核心控制单元采用单片机MSP430F149作为控制核心，用于完成多个温度采集数据处理与控制。

所述温度数据采集模块采用TMP100数字温度传感器，多个TMP100数字温度传感器安放在电缆接头表面。

所述无线传输模块包括无线收发芯片NRF401，其用于中央核心控制单元接收的数据与巡检设备之间的传送。

所述巡检设备为手持式，巡检设备用于现场电缆接头温度的检测与显示。

所述防爆器直接安装在地下电缆接头上，当检测温度高于系统设定的阈值时，防爆器自动开启，实现降温防爆。

所述中央核心控制单元的输入端连接定时唤醒模块，所述定时唤醒模块采用DS1302芯片，用于定时向中央核心控制单元提供终端信号，降低功耗。

图2为温度数据采集电路图，TMP100是TI公司的12C总线数字温度传感器。在SOT23-6封装中集成了二极管温度传感单元、A／D转换单元、OSC单元、内部寄存器和12C串行总线接口，除电源的0.1f去耦电容以及IC总线所需的两个上拉电阻外，不加其它外围元件，测温精度达0.0625℃。该传感器显著的特点是超低功耗：静态工作电流仅45A，关断电流仅0.1A。其芯片本身就是温度感应装置，以低热阻的金属作为导热装置，将GND引脚直接连接在金属上，热量通过封装传人二极管温度传感单元。芯片的工作电压为2．OV～5．0V，温度范围为-55℃～+125℃。

图3为定时唤醒电路图，Ds1302是一种高性能、低功耗的I2C总线接口实时日历时钟芯片，与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三条口线，即：串行时钟SCLK 、数据线I／O及RST。VCC2在单电源与电池供电的系统中提供低电源并能提供低功率的电池备份。VCC2在双电源系统中提供电源，在这种运行方式下，VCC1连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能够保存时间信息及数据。DS1302由两者中的较大者供电，当VCC2大于VCC14-O．2V时，VCC2给DS1302供电，当VCC2小于在单片机系统中使用VCCl的时候，DS1302由vI 1供电。具有自动掉电保护和上电复位功能。由于MSP430F179具有令所有振荡器都停止工作、所有功能都处于休眠状态的低功耗模式，并且还能够通过任何一种外部中断将其唤醒。本实用新型选取时钟芯片DS1302作为保持活动器件，进而最大限度降低了系统的功耗。DS1302具有定时输出中断信号的功能，当系统需要运行时，向单片机提供中断信号，使其被激活并作为核心控制器实现数据处理、无线传输等功能。

图4为无线收发电路图，当现场某监控装置收到巡检设备发出的激活信号后，单片机控制器从外部存储器单元取出相应的温度数据，通过无线传输模块上传至巡检设备。本实用新型的无线传输模块采用挪威Nordic公司研制的nRF401无线收发器件，蓝牙核心技术设计，采用抗干扰能力强的FSK调制方式，工作频率稳定可靠，外围元件少，适合于便携式手持产品的设计，由于采用了低发射功率、高接收灵敏度和ISM 频段433MHz的载波频率，nRF401满足无线管制要求，无需使用许可证。nRF401能够在待机与普通模式、发送与接收状态间互相转换。通过下拉电阻方式与单片机MSP430F149连接，这样当单片机相应端口处于输入状态时，在下拉电阻的作用下，电流消耗基本为0。由于MSP430系列单片机都自带串行通信端口，可直接与nRF401收发电路相连，无需电平转换。单片机MSP430F149的P4．7，P4．6端口发出的控制信号，可以通过nRF401的串行外围设备接口CS、RF—PWR来设定射频模块的工作频段、输出功率。

图5为数据存储电路图。由于电缆接头从出现故障到发生事故时间较长，所以无需较高频率采集数据，如果存储芯片存储量过小，巡检频率过高，会造成人力浪费。另一方面，如果存储量过大，不但增加了系统功耗而且增加了设备成本。本实用新型选择了ATMEL公司的AT24C256作为数据存储单元核心芯片。端口SDA、SDL以及WP分别与MSP430F149的P1．5～P1．7口通过上拉电阻连接，MSP430F149通过端口P1．7来控制AT24C256的写保护开关。当P1．7在输入状态时，由于上拉电阻的作用，wP保持高电平，电流消耗近似为0。需要写入的时候，将P1-7端口设置为输出状态，输出低电平，使WP引脚电位变成0，消耗电流约为0．3mA，写入结束后，P1．7重新变为输入状态，对AT24C256进行写保护。

图6为直流稳压模块电路原理图。系统中需要稳压电源供电的主要有单片机、温度传感器。由于单片机、温度传感器需要5V的直流电源供电。故采用稳压芯片LM2596-5P，输入为+12V的直流电压，得到5V电源。

采用上述结构，本实用新型一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，通过采用卡环感应取电装置实现电能的供给，利用温度数据采集模块实现地下电缆接头温度采集，通过中央核心控制单元完成数据分析与处理，并通过无线传输模块实现数据与巡检设备无线传输，同时巡检设备通过串行接口和主控机进行通讯，完成对现场监控，同时主控机可显示出电缆接头温度数据历史走势。当检测现场电缆接头数据异常时，主控机显示屏会自动弹出报警窗口，提醒工作人员及时采取相关处理措施，有效防止因电缆接头温度过多引发的火灾，大范围停电等事故。在电缆接头处增加防爆器，实现冷却，并对电缆接头的检测及主动性防护，确保电力系统的正常工作。

Claims (9)

1.一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，包括电源供电模块、直流稳压模块、中央核心控制单元、温度数据采集模块、无线传输模块；其特征在于：所述电源供电模块的输出端连接直流稳压模块的输入端，直流稳压模块的输出端连接中央核心控制单元的输入端，所述中央核心控制单元的输入端连接温度数据采集模块；所述中央核心控制单元连接防爆器，所述中央核心控制单元的输出端通过无线传输模块连接巡检设备，巡检设备通过RS485串行接口连接主控机。

2.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述电源供电模块为卡环感应取电装置，所述卡环感应取电装置安装在高压线路上。

3.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述直流稳压模块采用稳压芯片LM2596-5P，稳压芯片LM2596-5P用于将+12V电压转换到5V电压。

4.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述中央核心控制单元采用单片机MSP430F149作为控制核心，用于完成多个温度采集数据处理与控制。

5.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述温度数据采集模块采用TMP100数字温度传感器，多个TMP100数字温度传感器安放在电缆接头表面。

6.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述无线传输模块包括无线收发芯片NRF401，其用于中央核心控制单元接收的数据与巡检设备之间的传送。

7.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述巡检设备为手持式，巡检设备用于现场电缆接头温度的检测与显示。

8.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述防爆器直接安装在地下电缆接头上，当检测温度高于系统设定的阈值时，防爆器自动开启，实现降温防爆。

9.根据权利要求1所述一种高压电力电缆接头温度无线检测控制装置，其特征在于：所述中央核心控制单元的输入端连接定时唤醒模块，所述定时唤醒模块采用DS1302芯片，用于定时向中央核心控制单元提供终端信号。