CN207423391U - 一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，含有温度传感模块、微处理器模块、风力发电模块。风力发电模块给微处理器供电，微处理器通过对温度传感模块所测的温度值进行处理，得到准确的电缆接头温升值，相比于采用人工的方式节省了大量的人力、物力和财力。同时相比一般的电缆接头温升在线监测装置，增加了环境温度传感器，可以排除环境温度对测量的影响，提高了电缆接头温度检测的准确性,实现对电缆接头温升的在线监测功能。还增加了风力发电模块，使整个装置更加节能环保。

Description

一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测 装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及到一种电缆中间接头温升在线监测装置。

背景技术

电力设备由于生产品质、安装质量、运行时间、使用频度及工作环境等影响，造成安装处接触不可靠，温升超出国家规定的允许范围，使得电缆终端绝缘老化，甚至出现击穿损坏等严重后果。电力电缆中间接头的温度是反映其运行状态的重要参数。引起电缆接头温度升高直接原因是接头运行时间长、压接头不紧、接触电阻过大等。接头长期运行造成的过热、烧穿绝缘等现象容易引发火灾，从而造成重大安全事故和经济损失。

电缆接头过热到事故发生，其发展速度缓慢、时间较长，采用传统人工巡检的方法可靠性低、实时性差，难以及时发现设备安全隐患。因此，如何有效地进行电缆接头温度的自动监测和控制具有重要的现实意义。

在电力系统中，由于电缆接头接触电阻过大、过负荷等因素引起接头温度过高，使得接头处绝缘变差或烧崩突发事故引起火灾，给工业生产带来严重的安全隐患，甚至导致设备强迫停运、短时间无法恢复生产的严重事故，降低电网安全运行的可靠性，造成重大经济损失。

电缆接头是电力电缆最薄弱的环节，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。接头温度是衡量电缆接头运行中绝缘状态是否良好的重要指标，其温度变化在正常运行情况下是由于电流通过内部导体引起的。当电缆在正常负荷运行时，接头内部的温度大约为90℃；当电缆满负荷运行时，接头温度会达250℃左右；当温度再升高时，接头处的氧化膜加厚，接触电阻随之加大，在一定通电时间的作用下，接头的绝缘介质分解碳化为非绝缘物，导致故障发生。因此，准确了解电缆接头线芯的温度，对监测电缆接头是否正常运行具有重要意义。同时考虑到我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富，风力发电的可行性高，相对于传统发电方式更加节能环保，为此本实用新型提出一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，该装置，通过风力发电模块供电，实时监测电缆中间接头温度与环境温度的差值，解决了测量装置判据受到环境温度影响问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有技术中采用传统人工巡检电缆接头4的方法存在人力、物力、财力浪费且监测可靠性低、实时性差，难以及时发现设备安全隐患，提供了一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，可以准确获取电缆接头温度，对其进行实时监测，确保电缆健康安全运行。

本实用新型的上述技术问题主要是通过以下述技术方案得以解决的：一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，含有温度传感模块、微处理器模块、风力发电模块，温度传感模块输出端与微处理器电路的I/O口连接。

温度传感模块，包括多个测量电缆接头温度的温度传感器和一个环境温度传感器。

微处理器模块，包括筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元，筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元依次相连。筛选单元对温度传感模块中所测的电缆接头温度值进行筛选处理，取得准确的温度值，均值单元对筛选过的温度值进行均值处理，差值单元将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，预警单元将得到电缆接头温升值通过与警示温度阈值比较，判断是否进行报警，当电缆接头温升值大于警示温度阈值时，微处理器发出警示信号。

风力发电模块,包括风力发电机、充电器、数字逆变器，风力发电机、充电器、数字逆变器依次相连，其中风力发电模块与若干个微处理器模块连接。风力发电机通过风力产生不稳定的直流电流，充电器对风力发电机产生的不稳定的直流电流进行整流，数字逆变器将产生的直流电流转换成交流电流，将此交流电流给蓄电池充电，蓄电池给微处理器模块供电。

作为一种优选方案，温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成。把一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器均匀安装在电缆井电缆中间接头上，各温度传感器采用保温材料固定在电缆中间接头电场应力集中处及中间连接处，温度传感器将温度信号转换成频率信号输出，使温度值与频率值一一对应，采用频率信号输出，提高装置抗磁场和电场干扰能力。环境温度传感器，实时监测电缆井环境温度。

作为一种优选方案，风力发电机包括机头、转体、尾翼、叶片。

机头的转子是永磁体，定义绕组切割磁力线产生电能；转体使机头灵活的转动以实现尾翼调整方向的功能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；叶片接收风力并通过机头转化为电能。

作为一种优选方案，该装置还包括烟雾传感器、水位传感器、湿度传感器、姿态传感器、通信接口、显示电路、按键电路、地址选择电路、电源电路。

姿态传感器采用三轴陀螺仪，可以检测电缆井X、Y、Z三个方向移动情况。

烟雾传感器采用离子烟雾报警器，对微小的烟雾粒子的感应非常灵敏，对各种烟能均衡响应。

水位传感器采用浮子式水位传感器，设备最成熟，适用于电缆井的水位监测。

湿度传感器，监测电缆井空气湿度，防止电缆井中水汽过大对监测装置产生影响。

显示电路，显示微处理器中的相关数据。

按键电路，在微处理器中设置警示温度阈值和温差阈值

通信接口，当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

地址选择电路，可以快速准确定位故障电缆接头位置，便于及时对故障电缆接头进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

因此，本实用新型的优点是：提供了一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，风力发电模块给微处理器供电，微处理器通过对温度传感模块所测的温度值进行处理 ，得到准确的电缆接头温升值，相比于采用人工的方式节省了大量的人力、物力和财力。同时相比一般的电缆接头温升在线监测装置，增加了环境温度传感器，可以排除环境温度对测量的影响，提高了电缆接头温度检测的准确性,实现对电缆接头温升的在线监测功能。还增加了风力发电模块，使整个装置更加节能环保。

附图说明

附图1是本实用新型系统装置的电缆接头温度传感器安装的结构示意图；

附图2是本实用新型系统装置的集中测量模块结构图；

附图3是本实用新型系统装置的供电连接结构图；

附图4是本实用新型系统装置的风力发电机结构图。

1—一号温度传感器 2—二号温度传感器 3—三号温度传感器 4—电缆线中间接头 5—温度传感模块 6—微处理器模块 7—筛选单元 8—均值单元 9—差值单元 10—预警单元 11—烟雾传感器 12水位传感器 13—姿态传感器 14—通信接口 15电脑 16—显示电路 17—地址选择电路 18—电源电路19—按键电路 20—环境温度传感器 21—风力发电模块 22—风力发电机

23—充电器 24—数字逆变器 25—蓄电池 26—叶片 27—尾翼 28—转体 29—机头 30—湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例：

本实施例是一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头4温升在线监测装置，如图1所示，一号温度传感器1、二号温度传感器2、三号温度传感器3均匀安装在电缆井电缆中间接头上，各温度传感器采用保温材料固定在电缆中间接头电场应力集中处及中间连接处。如图2所示，本实用新型系统装置的集中测量模块结构图包括温度传感模块5、按键电路19、微处理器模块6、筛选单元7、均值单元8、差值单元9、预警单元10、电源电路18、烟雾传感器11、水位传感器12、姿态传感器13、通信接口14、显示电路16、地址选择电路17、电脑15；其中温度传感模块包括一号温度传感器、二号温度传感器、三点温度传感器、环境温度传感器20，一号温度传感器、二号温度传感器、三号温度传感器、环境温度传感器的输出端分别与微处理器模块的I/O口连接；按键电路的输出端与微处理器模块的I/O口连接；电源电路的输出端与微处理器模块的电源端连接；烟雾传感器的输出端与微处理器模块的I/O口连接；湿度传感器30的输出端与微处理器模块的I/O口连接；水位传感器的输出端与微处理器模块的A/D端口连接；姿态传感器的输出端与微处理器模块的数字口连接；显示电路的输入端与微处理器模块的I/O口连接；地址选择电路的输出端与微处理器模块的I/O口连接；通信接口的输入端与微处理器模块的通信口连接。

温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成，温度传感器将测得的电缆接头温度信号转换成频率信号输出，使温度值与频率值一一对应，采用频率信号输出，提高装置抗磁场和电场干扰能力。

微处理器模块，包括筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元，筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元依次相连。筛选单元对温度传感模块中所测的电缆接头温度值进行筛选处理，取得准确的温度值，均值单元对筛选过的温度值进行均值处理，差值单元将均值处理后的温度值与环境传感器测得的温度值进行差值处理，预警单元将得到电缆接头温升值通过与警示温度阈值比较，判断是否进行报警，当电缆接头温升值大于警示温度阈值时，微处理器发出警示信号。

如图3所示，风力发电模块21,包括风力发电机22、充电器23、数字逆变器24，风力发电机、充电器、数字逆变器依次相连，其中风力发电模块与若干个微处理器模块连接。风力发电机通过风力产生不稳定的直流电流，充电器对风力发电机产生的不稳定的直流电流进行整流，数字逆变器将产生的直流电流转换成交流电流，将此交流电流给蓄电池25充电，蓄电池给微处理器模块供电。如图4所示，风力发电机包括机头29、转体28、尾翼27、叶片26。机头的转子是永磁体，定义绕组切割磁力线产生电能；转体使机头灵活的转动以实现尾翼调整方向的功能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；叶片接收风力并通过机头转化为电能。

姿态传感器采用三轴陀螺仪，可以检测电缆井X、Y、Z三个方向移动情况，防止人为移动电缆井盖板。

烟雾传感器采用离子烟雾报警器，对微小的烟雾粒子的感应非常灵敏，对各种烟能均衡响应，当电缆接头处故障引发火灾时，离子烟雾报警器能及时检测到并将信号发送到微处理器模块中的预警单元，微处理器模块通过通信接口将火灾信息用无线信号发送到电脑，可以及时对故障进行处理，提高安全性并降低损失。

水位传感器采用浮子式水位传感器，设备最成熟，适用于电缆井的水位监测，根据实际情况设置水位阈值，水位达到阈值后水位传感器将信息传输到微处理器，微处理器通过通信接口将信息发送到电脑，可以提前对电缆井进行排水处理。

湿度传感器，监测电缆井空气湿度，防止电缆井中水汽过大对监测装置产生影响，当空气湿度大于所设湿度阈值时，湿度传感器将信息传输到微处理器，微处理器通过通信接口将信息发送到电脑，可以提前对电缆井湿度进行处理。

显示电路，显示微处理器中的相关数据。

按键电路，在微处理器中设置警示温度阈值和温差阈值

通信接口，当温升值大于所设警示阈值时，微处理器通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员。

地址选择电路，可以快速准确定位故障电缆接头位置，便于及时对故障电缆接头进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。

本实用新型通过对所测电缆接头温度用筛选单元、均值单元、差值单元依次处理，获得电缆中间接头温升值，当温升值大于所设警示阈值时，微处理器预警单元通过通信接口向电脑发出警示信号通知工作人员，地址选择电路确定出现故障电缆接头位置，及时进行抢修，实现对电缆井电缆接头温升在线监测功能。同时设计了风力发电模块，一台风力发电装置可以同时对周围若干个微处理器模块供电，使整个装置更加节能、环保。

上所述，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术方案范围。

Claims (10)

1.一种基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，含有温度传感模块、微处理器模块、风力发电模块，温度传感模块输出端与微处理器电路的I/O口连接;

温度传感模块，包括多个测量电缆接头温度的温度传感器和一个环境温度传感器;

微处理器模块，包括筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元，筛选单元、均值单元、差值单元、预警单元依次相连, 测量电缆接头温度的温度传感器与筛选单元连接, 环境温度传感器与差值单元连接；

风力发电模块,包括风力发电机、充电器、数字逆变器、蓄电池，风力发电机、充电器、数字逆变器、蓄电池依次相连，其中风力发电模块与若干个微处理器模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，温度传感器由热敏电阻和振荡电路组成。

3.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，风力发电机包括机头、转体、尾翼、叶片。

4.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括水位传感器，水位传感器输出端与微处理器电路的A/D端口连接。

5.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括湿度传感器，湿度传感器输出端与微处理器电路的I/O口连接。

6.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括按键电路、地址选择电路，按键电路输出端、地址选择电路输出端分别与微处理器电路的I/O口连接。

7.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括烟雾传感器，括烟雾传感器输出端与微处理器电路的I/O口连接。

8.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括姿态传感器，姿态传感器输出端与微处理器电路的数字口连接。

9.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括显示电路，显示电路输入端连接微处理器电路的I/O口。

10.根据权利要求1所述的基于温度差法的风力节能电缆中间接头温升在线监测装置，其特征是，还包括通信接口，通信接口输入端与微处理器电路的通信口连接。