CN208270080U - 变电站隔离开关触头温度在线监测装置 - Google Patents

Abstract

变电站隔离开关触头温度在线监测装置，包括采集模块、信号处理模块、控制模块、电源模块、无线通讯模块、超温报警模块、上位机。所述采集模块用于采集隔离开关触头温度，所述采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接无线通讯模块，无线通讯模块连接控制模块，控制模块连接超温报警模块。所述控制模块通过光纤通信连接上位机。所述电源模块分别连接采集模块、控制模块、无线通讯模块，为这些模块提供稳压电源。本实用新型一种变电站隔离开关触头温度在线监测装置，利用Zigbee无线网络技术和红外传感技术相结合，对隔离开关触头温度检测，解决了变电站现场布线困难且成本高的问题。

Description

变电站隔离开关触头温度在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及变电站隔离开关触头温度监测技术领域，尤其涉及一种变电站隔离开关触头温度在线监测装置。

背景技术

随着社会的进步，电网电压的等级在不断的提升，促使用电设备对供电的安全可靠性的要求也越来越高。伴随着用电需求量的增加，就会导致供电负荷的增加及供电设备的老化，在长期的运行过程中，变电站的各种电气设备易因接触电阻过大或绝缘老化的问题而导致过热，这种潜在危害直接影响到电气设备的正常运行，严重时甚至会引起重大事故，导致人身伤害及经济损失。

高压隔离开关是电网运行中使用最广泛、使用量最大的高压开关设备，它的存在为检修人员的人身安全带来了保障，它是在高电压、大电流的环境下运行的，其触头的温升大小直接影响供电的可靠性。但在电网的运行过程中，由于电气设备接触面不洁净、触头烧蚀、机械变形松动等因素，都可能导致接触条件恶化，使接触电阻增加造成接触点的温度变高，加快接触面的氧化，进而使局部熔焊或接触变形松动处产生电弧，最终导致电气设备的损坏甚至停电等重大的电气事故。因此，在变电站电气设备的运行中，对触头温度进行实时的在线监测具有重大意义，而且，对于运行的电气设备来说，温度是一个非常重要的参数，可以通过电气设备的温度信息来直接判断一个电气设备是否处在正常运行的情况下。目前，因技术、资金等限制性因素，目前还没有一种安全方便的对隔离开关触头测温方法。

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，本实用新型一种变电站隔离开关触头温度在线监测装置，利用Zigbee无线网络技术和红外传感技术相结合，对隔离开关触头温度检测，解决了变电站现场布线困难且成本高的问题。又可最大限度的发挥计算机和红外测温技术准确度高的优点，实现变电站电气设备状态的实时监测。既提高了数据的准确性，又节省了人力，为电气设备的健康运行提供了有力保障。

本实用新型采取的技术方案为：

变电站隔离开关触头温度在线监测装置，包括采集模块、信号处理模块、控制模块、电源模块、无线通讯模块、超温报警模块、上位机。所述采集模块用于采集隔离开关触头温度，所述采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接无线通讯模块，无线通讯模块连接控制模块，控制模块连接超温报警模块。所述控制模块通过光纤通信连接上位机。

所述电源模块分别连接采集模块、控制模块、无线通讯模块，为这些模块提供稳压电源。

所述采集模块采用非接触式测温GY-906VC红外测温传感器，由MLX90614芯片集成的；采集模块具有两种输出接口，能够将被测物体的温度与环境温度通过单通道输出。

所述信号处理模块，用于对所述红外测温传感器采集的信号进行滤波、放大处理；信号处理模块包括一级放大电路、二级双T放大滤波电路；一级放大电路用于将所接收到的红外测温传感器微弱信号作简单的放大还原，小电压信号经过一级放大电路放大后，被放大成便于检测的电压信号；二级双T放大滤波电路对信号做进一步的放大和滤波处理。

所述无线通讯模块和控制模块一起，采用主控集成芯片CC2530；非接触式测温GY-906VC红外测温传感器的输出经过信号处理模块得到的数字信号与主控集成芯片CC2530的端口相连。

所述电源模块采用直流稳压电源模块，所述直流稳压电源模块包括稳压芯片LM2575-5.0、三端稳压芯片LM1117-3.3；采用稳压芯片LM2575-5.0，输入为+12V的直流电压，能够得到5V电源；采用三端稳压芯片LM1117-3.3得到3.3V电源，供给主控集成芯片CC2530和RS232通讯模块；POWER接口所需的+12V的电源从室内的220V交流电经过开关电源变换器得到，并作为稳压电路的输入。

所述超温报警模块为蜂鸣器报警电路。

本实用新型一种变电站隔离开关触头温度在线监测装置，利用Zigbee无线网络技术和红外传感技术相结合对隔离开关触头温度检测，解决了变电站现场布线困难且成本高的问题，又可最大限度的发挥计算机和红外测温技术准确度高的优点，实现变电站电气设备状态的实时监测，既提高了数据的准确性，又节省了人力，为电气设备的健康运行提供了有力保障。

附图说明

图1为本实用新型装置的连接示意图。

图2为本实用新型装置的主控集成芯片CC2530原理图。

图3为本实用新型装置的一级放大电路图。

图4为本实用新型装置的二级双T放大滤波电路图。

图5为本实用新型装置的直流稳压电源模块电路图。

图6为串口通信模块电路图。

图7为本实用新型装置的超温报警模块电路图。

具体实施方式

如图1所示，变电站隔离开关触头温度在线监测装置，包括采集模块、信号处理模块、控制模块、电源模块、无线通讯模块、超温报警模块、上位机。

所述采集模块用于采集隔离开关触头温度，所述采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接无线通讯模块，无线通讯模块连接控制模块，控制模块连接超温报警模块；

所述电源模块分别连接采集模块、控制模块、无线通讯模块，为这些模块提供稳压电源。

所述采集模块采集的信号处理模块处理，处理后的信号通过无线通讯模块传输至控制模块，通过控制模块的分析处理后，启动超温报警模块；同时通过光纤通信连接上位机。上位机主要显示采集设备温度信息，实现人机交互，使工作人员通过上位机监控页面就能对一次设备状态监测量一目了然，及时发现和解决潜在的危险，方便工作人员及时处理。

采集模块安装在隔离开关触头1米处的隔离开关刀口处，采集模块的红外测温传感器的镜头直对隔离开关触头。

所述采集模块采用采集隔离开关触头温度。本实用新型采用非接触式测温GY-906VC传感器，是由MLX90614芯片集成的。该传感器是一款通用的红外测温传感器。该传感器具有非接触、精度高、体积小、成本低等优点，该模块有两种输出接口，能将被测物体的温度与环境温度通过单通道输出。

所述无线通讯模块和控制模块一起，采用主控集成芯片CC2530。该芯片体积小，功耗低，传输速度快，精度高。图2为主控集成芯片CC2530和外围器件相连的硬件原理图。主控集成芯片CC2530的集成度很高，外围电路只要连接少量的电阻、电容和电感等元件及晶振就可以正常工作。红外测温传感器的输出经过放大调理得到的数字信号SOUT与主控集成芯片CC2530的端口 P0.7相连，端口P1_1和P1_0分别连接LED指示灯D1、D2，用于指示系统的工作状态。主控集成芯片CC2530的下载调试接口由四线构成，包括DD、DC、RESET_N和GND信号，分别与芯片的端口 P2_2、P2_1、RESET_N和GND相连。P1为天线接口，连接鞭状天线。主控集成芯片CC2530的端口RF_N和RF_P提供差分的射频信号，在该信号输送到天线之前，需要在天线和芯片间增加一个用来实现平衡信号到非平衡信号的转换变换网络（平衡—非平衡变压器），该网络把无线电 RF的差分信号的阻抗转换为单端 50 欧姆。

所述信号处理模块主要是对红外测温传感器采集的信号进行滤波，放大处理。如图3所示，为本实用新型一级放大电路图。红外测温传感器采集到的信号很微弱，此时单片机控制核心是无法对此信号进行检测，因此需要对微弱的电信号进行放大，将信号放大滤波成单片机能接受的电信号。一级放大电路是将所接收到的微弱信号做个简单的放大还原，以方便下一级放大电路的检测滤波。如图4所示，为本实用新型二级双T放大滤波电路图。小电压信号经过一级放大后，被放大成便于检测的电压信号，但信号中仍存在很多噪声信号而且电压信号的峰值和信号强度仍很微弱，所以需要对信号做进一步的放大和滤波处理，进一步的方便单片机控制核心的检测。

图5为直流稳压电源模块电路图。红外测温传感器需要5V的直流电源供电，通讯模块及主控集成芯片CC2530控制核心模块需要3.3V的稳压电源供电。该电路中采用稳压芯片LM2575-5.0，输入为+12V的直流电压，可得到5V电源；采用三端稳压芯片LM1117-3.3得到3.3V电源，供给主控集成芯片CC2530和RS232通讯模块。POWER接口所需的+12V的电源从室内的220V交流电经过开关电源变换器得到，并作为稳压电路的输入。

图6为具体的串口通信模块电路。选用主控集成芯片CC2530的USART0接口使其工作在 UART 异步通信模式。主控集成芯片CC2530的 I/O引脚和外围设备的对应关系为在UART模式下，USART0的TXD对应端口P0_3，RXD 对应端口P0_2。MAXIM公司的MAX232/MAX233芯片，就是实现5V电路中与PC机实现串口电平转换的芯片，本系统电路中采用 MAX232 实现电平转换。最简单的串口通信使用 3 根线完成：（1）接收，（2）发送，（3）地线，分别对应串口(DB9)的第 2，3，5 引脚。其他线用于握手，但不是必须的。本系统电路中仅使用了三根线用于串口通信。

所述超温报警模块采用图7所述蜂鸣器报警电路。在蜂蜜器报警的电路中，如果检测到隔离开关触头温度超过设定的阈值温度，主控集成芯片CC2530就会输出低电平，并且经过三极管放大之后触发蜂鸣器报警。

Claims (6)

1.变电站隔离开关触头温度在线监测装置，包括采集模块、信号处理模块、控制模块、电源模块、无线通讯模块、超温报警模块、上位机；其特征在于：

所述采集模块用于采集隔离开关触头温度，所述采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接无线通讯模块，无线通讯模块连接控制模块，控制模块连接超温报警模块；

所述控制模块通过光纤通信连接上位机；

所述电源模块分别连接采集模块、控制模块、无线通讯模块，为这些模块提供稳压电源；

采集模块安装在隔离开关触头的隔离开关刀口处。

2.根据权利要求1所述变电站隔离开关触头温度在线监测装置，其特征在于：所述采集模块采用非接触式测温GY-906VC红外测温传感器，由MLX90614芯片集成的；采集模块具有两种输出接口，能够将被测物体的温度与环境温度通过单通道输出。

3.根据权利要求2所述变电站隔离开关触头温度在线监测装置，其特征在于：所述信号处理模块，用于对所述红外测温传感器采集的信号进行滤波、放大处理；信号处理模块包括一级放大电路、二级双T放大滤波电路；一级放大电路用于将所接收到的红外测温传感器微弱信号作简单的放大还原，小电压信号经过一级放大电路放大后，被放大成便于检测的电压信号；二级双T放大滤波电路对信号做进一步的放大和滤波处理。

4.根据权利要求1所述变电站隔离开关触头温度在线监测装置，其特征在于：所述无线通讯模块和控制模块一起，采用主控集成芯片CC2530；非接触式测温GY-906VC红外测温传感器的输出经过信号处理模块得到的数字信号与主控集成芯片CC2530的端口相连。

5.根据权利要求1所述变电站隔离开关触头温度在线监测装置，其特征在于：所述电源模块采用直流稳压电源模块，所述直流稳压电源模块包括稳压芯片LM2575-5.0、三端稳压芯片LM1117-3.3；采用稳压芯片LM2575-5.0，输入为+12V的直流电压，能够得到5V电源；采用三端稳压芯片LM1117-3.3得到3.3V电源，供给主控集成芯片CC2530和RS232通讯模块；POWER接口所需的+12V的电源从室内的220V交流电经过开关电源变换器得到，并作为稳压电路的输入。

6.根据权利要求1所述变电站隔离开关触头温度在线监测装置，其特征在于：所述超温报警模块为蜂鸣器报警电路。