CN208520415U - 一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种配电线路温度‑负荷电流一体化监测装置，包括：用于通过检测磁场变化的方式对被测对象的电流进行采样的桥式电流采样电路；用于对被测对象的温度进行采样的温度采样电路；与所述桥式电流采样电路和温度采样电路相连的通信模块，用于将所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果发送至上位机。通过桥式电流采样电路对配电线路进行非接触式电流检测的同时采用温度采样电路对被测对象的温度进行检测，实现了配电线路的温度和电流的一体化测量，对保障配电线路正常运行提供了有力的数据基础，能够有效防止配电线路中的元件因长时间处于高温状态而产生的电力事故，保证了电网供电的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及监控设备技术领域，具体涉及一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置。
背景技术
随着居民生活质量的不断提高，居民用电量也在不断递增，电网系统负荷也越来越大，电网的供电稳定性直接关系到居民生活质量的好坏。
通过分析我国目前电力系统发现，配网负荷不断升高，设备过热的风险日益增大，配电线路中的电缆接头、线夹、刀闸、开关等触头由于振动、腐蚀、热胀冷缩等原因会产生松动而形成接触电阻，在通过较大电流时会产生较高的升温，长时间的高温会对这些器件造成不可逆的损伤甚至演变成电力事故。因此，对线路温度和负荷电流进行监测，对突变升温和超温度上限进行告警，对避免电气火灾事故的产生具有极为重要的意义。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，以实现对配电线路的温度和电流负荷进行检测，提高了电网供电的稳定性。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，包括：
用于通过检测磁场变化的方式对被测对象的电流进行采样的桥式电流采样电路；
用于对被测对象的温度进行采样的温度采样电路；
与所述桥式电流采样电路和温度采样电路相连的通信模块，用于将所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果发送至上位机。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述桥式电流采样电路包括：
电阻桥和放大电路；
所述电阻桥中的第一半桥臂中的上半桥臂采用具有磁阻效应的第一电阻，所述第一半桥臂中的下半桥臂采用具有固定阻值的第二电阻；
所述电阻桥中的第二半桥臂中的下半桥臂采用具有磁阻效应的第三电阻，所述第二半桥臂中的上半桥臂采用具有固定阻值的第四电阻；
所述放大电路的第一输入端与所述第三电阻和第四电阻的公共端相连，所述放大电路的第二输入端与所述第一电阻和第二电阻的公共端相连，输出端与所述通信模块相连。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述放大电路包括：
运算放大器，所述运算放大器的输出端作为所述放大电路的输出端；
第二端与所述运算放大器的同相输入端相连的第五电阻，所述第五电阻的第一端作为所述放大电路的第一输入端；
第二端与所述运算放大器的反相输入端相连的第六电阻，所述第六电阻的第一端作为所述放大电路的第二输入端；
一端接地另一端与所述运算放大器的同相输入端相连的第七电阻。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述第五电阻和第六电阻的阻值相同。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述温度采样电路为桥式热敏温度测量电路。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，还包括：
功耗管理电路，用于依据预设的时钟周期控制所述桥式电流采样电路和温度采样电路进行采样。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，还包括：
设置在所述桥式电流采样电路和温度采样电路与所述通信模块之间的信号处理电路，用于对所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果进行优化处理。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置采用电池、感应取电装置或超级电容为配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中的各个用电元件供电。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述功耗管理电路为MCU。
优选的，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，所述用通信模块为无线通信模块。
基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的上述方案，通过桥式电流采样电路和温度采样电路对被测对象的温度和电流进行检测，对保障配电线路正常运行提供了有力的数据基础，能够有效防止配电线路中的元件因长时间处于高温状态而产生的电力事故，保证了电网供电的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中的桥式电流采样电路的结构示意图；
图3为本申请另一实施例公开的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中的桥式电流采样电路的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的一种温度采样电路的结构示意图；
图5为本申请另一实施例公开的一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
目前在对配电线路进行温度检测时，通常通过红外测温、红外成像、光纤测温系统、热敏电阻测温等方式对配电线路进行温度检测。
目前采用的红外测温、红外成像等技术手段对配电线路进行温度检测时，缺乏对设备、线路监控的实时性，过分依赖于人工巡线。现在线路设备的绝缘化水平越来越高，很多线路接点都是被绝缘外罩所包裹，手持红外设备的测温效果受到了很大程度的制约。
当采用光纤测温系统对配电线路进行温度检测时，光纤测温系统复杂，需要大量的辅助设备，系统建设成本较大，对于广泛分布的现有输配电线路来说，采用光纤测温存在较大的工程和经济性方面的问题；
当采用热敏电阻测温对配电线路进行温度检测时，电阻阻值随温度变化的线性度较差，测温精度有较大的偏差，在实际应用中，只适合做超限报警，不能对温度变化做精确和连续的测量。
目前在测量负荷电流方面主要通过电流互感器感应测量来检测配电线路负荷电流，根据一次绕组和二次绕组具有相同的安培匝数，来得到一二次侧的电流比值。但是电流互感器存在着设备安装不方便，需要停电作业的缺点。
目前配电线路上的温度、负荷电流监测装置都是独立存在的，没有很好的与现有的配变终端、通信网络及平台进行融合，制约了温度、电流监测等传感装置的应用和发展。并且，由于两者独立存在，各自执行各自的监控动作，当温度升高时无法判断是大负荷下正常的温升还是设备故障造成温升异常，不利于故障的提前感知和预防，应用效果有限。
参见图1，本申请公开了一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，该装置包括：
桥式电流采样电路100、温度采样电路200和通信模块300；
桥式电流采样电路100，所述桥式电流采样电路内配置有阻值跟随所述桥式电流采样电路100所处环境的磁场强度变化的感应电阻，用于通过检测磁场变化的方式对配电线路中的被测对象的电流进行采样，流经被测对象的电流越大，所述被测对象所处环境的磁场强度越大，所述桥式电流采样电路100内的感应电阻的阻值越大，因此，使得所述桥式电流采样电路100的输出跟随流经所述被测对象的电流变化，从而实现了对流经所述被测对象的电流的采样；
温度采样电路200，所述温度采样电路200用于对被测对象的温度进行采样；
与所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200相连的通信模块300，用于将所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200的采样结果发送至上位机；在本申请实施例公开的技术方案中，通过上位机显示、处理桥式电流采样电路100和温度采样电路200的采样结果，通过上位机端监控流经所述被测对象的电流和所述被测对象的温度，所述上位机和桥式电流采样电路100、温度采样电路200之间通过通信模块300进行数据传输。
通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，上述方案通过桥式电流采样电路100和温度采样电路200对被测对象的温度和电流进行检测，对保障配电线路正常运行提供了有力的数据基础，能够有效防止配电线路中的元件因长时间处于高温状态而产生的电力事故。
在本申请实施例公开的技术方案中，所述被测对象可以为配电线路中的电力器件，例如电缆接头、线夹、刀闸以及开关等。
本申请上述实施例公开的技术方案中，所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200的设计形式可以依据用户需求自行选择。例如，参见图2，本申请实施例公开的技术方案中，所述桥式电流采样电路100可以包括：
电阻桥110和放大电路120；
所述电阻桥110中的第一半桥臂中的上半桥臂采用具有磁阻效应的第一电阻R1，所述第一半桥臂中的下半桥臂采用具有固定阻值的第二电阻R2；
所述电阻桥中的第二半桥臂中的下半桥臂采用具有磁阻效应的第三电阻R3，所述第二半桥臂中的上半桥臂采用具有固定阻值的第四电阻R4；
所述放大电路120的第一输入端与所述第三电阻R3和第四电阻R4的公共端相连，所述放大电路120的第二输入端与所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端相连，输出端与所述通信模块300相连，该放大电路120具体可以为有源放大电路。
上述方案中，当流经所述被测对象的电流发生变化时，该被测对象周围的磁场必然会发生变化，当磁场发生变化后，位于磁场内的电阻桥110中的第一电阻R1和第三电阻R3的阻值必然会发生变化，进而导致所述电阻桥110的输出信号发生改变，因此，可以通过检测电阻桥110的输出信号的方式来检测流经所述被测对象的电流值。由上述方案可见，所述桥式电流采样电路100在电流采样过程中采用的是非接触式测量的方式，所述电阻桥110无需安装在所述配电线路内，因此可实现桥式电流采样电路100的不断电安装，即，安装桥式电流采样电路100时无需对所述配电线路进行断电，在安装桥式电流采样电路100的过程中不会对居民用电造成影响。并且，相较于常规的电流检测电路而言，桥式电流采样电路100的精度更高，抗干扰能力更强。
进一步的，为了提高检测到的电流的可靠性与真实性，本申请上述实施例公开的技术方案中还可以采用滤波元件对所述桥式电流采样电路100的输出信号进行滤波处理，以滤除采样电流中的毛刺电流等干扰电流。
本申请实施例公开的技术方案中，所述放大电路的结构形式可以依据设计需求自行选择，例如，参见图3，本申请实施例公开的所述放大电路120包括：
运算放大器U1及其外围电路，所述运算放大器U1的外围电路包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；
所述运算放大器U1的输出端作为所述放大电路120的输出端与所述通信模块300相连；
所述第五电阻R5的第二端与所述运算放大器U1的同相输入端相连，所述第五电阻R5的第一端作为所述放大电路120的第一输入端与第三电阻R3和第四电阻R4的公共端相连；
所述第六电阻R6的第二端与所述运算放大器U1的反相输入端相连，所述第六电阻R6的第一端作为所述放大电路120的第二输入端与第一电阻R1和第二电阻R2的公共端相连；
所述第七电阻R7的一端接地另一端与所述运算放大器U1的同相输入端相连；
所述第八电阻R8的一端与所述运算放大器U1的反相输入端相连，另一端与所述运算放大器U1的输出端相连。
具体的，在设计时，所述第五电阻R5和第六电阻R6的阻值可以相同，所述第七电阻R7和第八电阻R8的阻值可以相同；
设所述桥式电流采样电路100的两个输出端的电压差为Vh，所述第五电阻R5和第六电阻R6的阻值为Ra，所述第七电阻R7和第八电阻R8的阻值为Rb；此时，所述放大电路120的输出Vout＝Vh*Rb/Ra。
所述温度采样电路200也可以依据用户需求自行设定，当然，为了实现不断电安装、保证采样结果的精准性和可靠性，所述温度采样电路200由热敏电阻和电阻桥构成，采用低成本、高可靠性的热敏电阻进行温度感应，通过电阻桥监测电阻值的变化，测量温度的值。对于对温度量程在120℃以下的应用环境，优先采用集成芯片测温方案，具体的，所述温度采样电路200为桥式热敏温度测量电路，所述桥式温度测量电路的结构可以如图4所示，即，所述桥式温度测量电路的电阻桥中的某个半桥臂中设置有一个或多个热敏电阻R△，当被测对象的温度发生变化时R△的阻值发生变化，进而导致所述桥式温度测量电路的输出电压U0发生变化。
为了降低电路功耗，本申请可以设定所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200采样周期，使得所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200依据预设的周期进行采样，当不采样时，控制所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200进入休眠状态。具体的，参见图5，上述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中，还包括：
功耗管理电路400，所述功耗管理电路用于依据预设的时钟周期控制所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200进行采样，即，每当设定周期到来时，控制所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200进行一次采样，当采样结束以后，控制所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200进入休眠状态。具体的，其可以通过设置在所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200与供电电源之间的开关元件的导通状态来实现，所述功耗管理电路具体可以为MCU、PLC等，具体的，所述功耗管理电路400可以设置在所述桥式电流采样电路100和温度采样电路200与供电电源之间。
在本申请实施例公开的技术方案中，可实现配电线路中被测对象的温度、负荷电流的同步监测，同时上传采集到的被测对象的温度和负荷电流采集值，为了使得采集结果更加直观，上述方案中可以采用信号处理电路对所述温度和负荷电流采集值进行数据的同步处理，得到温度-负荷电流关系曲线图，获得直观的温度与负荷电流的变化关系。
进一步的，当然，参见图5，上述装置也可以包括设置在所述桥式电流采样电路和温度采样电路与所述通信模块之间的信号处理电路500，用于对所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果进行优化处理，所述优化处理可以指的是建立温度-负荷电流关系曲线图，也可以指的是对桥式电流采样电路100和温度采样电路200的采样进行数字化处理或滤波处理等。
进一步的，所述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置的供电方式可以依据现场需求自行选择，例如，其可以采用电池、感应取电装置或超级电容为配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中的各个用电元件供电。
进一步的，上述电路中，所述通信模块300为可以为有线通信模块或无线通信模块。更加具体的所述通信模块300可以为微功率无线通信模块，其所使用的芯片可以是多种类型；且除微功率无线通信方式外，还可以选取光纤等其他通信方式。
综上所述，本实用新型介绍了一种低成本、低功耗，可以自行组网传输数据的在线监测装置，实现了对配电设备和线路的温度、负荷电流的实时测量，并及时将数据回传至运检部门处的上位机，进行数据分析和故障预警，缩短故障时间，增强配电网运行的稳定性，降低企业和居民因设备过热故障而缺相运行或被迫停电造成的经济损失和社会影响。
温度-负荷电流一体化监测可以实现被测目标温度和负荷电流的同步监测，生成温度、负荷关系曲线，并通过信号处理电路建立温度-负荷电流关系曲线图，通过所述上位机可以直观展示温度与负荷变化关系，便于进行设备状态监测和故障预计分析。
并且采用磁电阻效应测量被测线路或设备的电流负荷，在使用时只需要把本装置与被测物体紧密接触放置即可，无需安装电流互感器。安装简单，可带电安装，无需停电。
配电线路温度-负荷电流一体化监测装置在不工作时处于低功耗休眠状态，安装低功耗电源管理模块及低功耗无线通信模块，可以实现定时唤醒，对被测部位进行温度及负荷电流的采样，进行数据处理，并定时进行采样数据的上传。此种低功耗的设计大大提高了各个单元的使用寿命。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，包括：
用于通过检测磁场变化的方式对被测对象的电流进行采样的桥式电流采样电路；
用于对被测对象的温度进行采样的温度采样电路；
与所述桥式电流采样电路和温度采样电路相连的通信模块，用于将所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述桥式电流采样电路包括：
电阻桥和放大电路；
所述电阻桥中的第一半桥臂中的上半桥臂采用具有磁阻效应的第一电阻，所述第一半桥臂中的下半桥臂采用具有固定阻值的第二电阻；
所述电阻桥中的第二半桥臂中的下半桥臂采用具有磁阻效应的第三电阻，所述第二半桥臂中的上半桥臂采用具有固定阻值的第四电阻；
所述放大电路的第一输入端与所述第三电阻和第四电阻的公共端相连，所述放大电路的第二输入端与所述第一电阻和第二电阻的公共端相连，输出端与所述通信模块相连。
3.根据权利要求2所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述放大电路包括：
运算放大器，所述运算放大器的输出端作为所述放大电路的输出端；
第二端与所述运算放大器的同相输入端相连的第五电阻，所述第五电阻的第一端作为所述放大电路的第一输入端；
第二端与所述运算放大器的反相输入端相连的第六电阻，所述第六电阻的第一端作为所述放大电路的第二输入端；
一端接地另一端与所述运算放大器的同相输入端相连的第七电阻。
4.根据权利要求3所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述第五电阻和第六电阻的阻值相同。
5.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述温度采样电路为桥式热敏温度测量电路。
6.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，还包括：
功耗管理电路，用于依据预设的时钟周期控制所述桥式电流采样电路和温度采样电路进行采样。
7.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，还包括：
设置在所述桥式电流采样电路和温度采样电路与所述通信模块之间的信号处理电路，用于对所述桥式电流采样电路和温度采样电路的采样结果进行优化处理。
8.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述配电线路温度-负荷电流一体化监测装置采用电池、感应取电装置或超级电容为配电线路温度-负荷电流一体化监测装置中的各个用电元件供电。
9.根据权利要求6所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述功耗管理电路为MCU。
10.根据权利要求1所述的配电线路温度-负荷电流一体化监测装置，其特征在于，所述用通信模块为无线通信模块。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113465683A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-01 | 郑州信工智能化系统有限公司 | 一种测量电流、温度的复合型传感器 |
-
2018
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|---|---|---|---|---|
| CN109902956A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-18 | 深圳供电局有限公司 | 基于电缆接头的风险测算处理方法、装置和计算机设备 |
| CN109902956B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-09-28 | 深圳供电局有限公司 | 基于电缆接头的风险测算处理方法、装置和计算机设备 |
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