戶外高壓開關的溫度監測裝置及實施方法
【專利摘要】本發明公開了一種戶外高壓開關的溫度監測裝置及實施方法，由數據監控中心、液晶顯示儀表和溫度采集模塊組成，所述數據監控中心通過485總線連接液晶顯示儀表，液晶顯示儀表通過無線通訊方式接入溫度采集模塊，所述溫度采集模塊直接與測溫點相接。其實施方法為：通過溫度采集模塊采集測溫點的溫度并經MSP430微處理器處理后，通過無線收發芯片無線傳輸到液晶顯示儀表，經液晶顯示儀表內的ARM處理器處理后通過485總線傳遞到數據監控中心進行溫度監控；所述溫度采集模塊是通過電池或感應線圈提供電源。
【專利說明】戶外高壓開關的溫度監測裝置及實施方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓電力設備運行狀態監測領域，尤其是一種高壓電力設備溫度在線監測裝置及實施方法。

【背景技術】
[0002]在電力系統中，隔離開關廣泛應用于輸配電線路、發電廠變電站母線連接中，它既能使電網分段運行，又能隔離故障便于檢修。在線路停電送電操作中，隔離開關是唯一能被清楚看到便于確認的斷路點、連接點。
[0003]隔離開關是由動觸頭、靜觸頭與雙拯刀片組成。由于隔離開關長期暴露在戶外，老化、彈簧疲勞銹蝕引起接觸點壓力減小等因素，從而使接觸電阻增大，溫度上升，最終燒壞開關。因此對隔離開關的溫度監測成為保證電網安全運行的一個必要措施。
[0004]由于被監測對象處于高電位和強磁場下，沿用通常的測溫方法是很困難。國內外相關公司已經提出的電力系統測溫的方法有:
[0005](I)普通測溫:常規的熱電偶、熱電阻、半導體溫度傳感器等測溫方式，需要金屬導線傳輸信號，絕緣性能不能保證。
[0006](2)紅外測溫:主要是利用紅外輻射原理，包括全輻射測溫、單色測溫、比色測溫等。紅外測溫技術具有精度高、響應快、測量范圍大等優點。目前，紅外測溫技術已相對成熟，應用產品也比較多。但是，紅外成像儀無法透過柜門測量內部設備，開關柜運行時必須關閉柜門，導致紅外方式無法測量。
[0007](3)光纖測溫:光纖式溫度測溫儀采用光纖傳遞信號，其溫度傳感器安裝在帶電物體的表面，測溫儀與溫度傳感器間用光纖連接。光纖測溫技術具有良好的電絕緣性，不受電磁場干擾，特別適用于高電壓、大電流、強磁場噪聲、強輻射等惡劣環境中，還具有高靈敏度、高精度、高速度等特點，但光纖易折，易斷、不耐高溫。積累灰塵后易使絕緣性降低，且光纖技術要求較高，系統結構復雜，布線難度較大，成本較高。
[0008]傳統的監測方法是周期性的對隔離開關進行溫度監測并記錄，需要動用人員和設備，并且只能間斷性的定期檢測，存在著諸多的缺陷。


【發明內容】

[0009]本發明的目的是，針對現有監測方法的上述不足，提供一種高壓電力設備溫度在線監測裝置，采用先進的無線網絡技術和精密的溫度傳感器在線監測隔離開關溫度，能夠實時監測各個隔離開關接點的溫度并自動保存，發現設備的過熱老化情況，對設備的溫度進行有效的實時監測及報警，根據設定的溫度門限，當有超溫時，自動報警，提醒工作人員進行檢修，以便及時采取預防措施，降低和避免設備故障，保障高壓電力設備的正常穩定運行。
[0010]為了達到上述設計目的，本發明采用的技術方案如下:
[0011]一種戶外高壓開關溫度監測裝置的實施方法，是通過溫度采集模塊采集測溫點的溫度信號，并將溫度信號進行處理后通過無線傳輸方式傳遞到液晶顯示儀表，最終經液晶顯示儀表處理后通過485總線發送到數據監控中心，從而實現了對測溫點的溫度監測；所述溫度采集模塊是通過電池或感應線圈提供電源，在感應線圈提供電源時，通過線圈從高壓電纜感應出交流的能量后，需要經過直流穩壓電源將感應的交流能量轉換為測量裝置所需的能量，直流穩壓電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成。
[0012]一種戶外高壓開關溫度監測裝置包括數據監控中心、液晶顯示儀表和溫度采集模塊，所述數據監控中心通過485總線連接液晶顯示儀表，液晶顯示儀表通過無線通訊方式接入溫度采集模塊，所述溫度采集模塊直接與測溫點相接，通過溫度采集模塊實時采集被測裝置的溫度。
[0013]所述的液晶顯示儀表由ARM處理器、液晶顯示IXD、RS485接口、無源報警模塊和無線收發芯片組成，ARM處理器上分別可逆接入液晶顯示IXD、RS485接口、無源報警模塊和無線收發芯片；無線收發芯片接收溫度采集模塊發出的無線溫度信號，并將信號傳輸到ARM處理器，溫度信號經ARM處理器后通過RS485接口接入的485總線傳遞到數據監控中心進行溫度監控。
[0014]所述溫度采集模塊由無線收發芯片、MSP430微處理器、溫度傳感器、電池和感應線圈組成，MSP430微處理器上可逆連接無線收發芯片、電池和感應線圈，電池和感應線圈為溫度采集模塊提供電源，所述MSP430微處理器上單向接入溫度傳感器，溫度傳感器采集測溫點的溫度后傳遞到MSP430微處理器，MSP430微處理器處理后通過無線收發芯片進行無線傳輸。
[0015]本發明所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的有益效果是:結構設計簡單，布線方便，可降低成本；能夠實現實時對溫度進行監測，無需動用人員和設備，節約成本；采用無線信號傳輸方式，溫度采集模塊安裝在高電位部分的表面，與低電位接收設備之間無電氣聯系，從根本上解決了高壓絕緣問題，更安全，測量精度高，安裝方便；通過感應線圈為溫度采集模塊提供電源，節省能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的結構示意圖。
[0017]圖2是本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的液晶顯示儀表的結構圖。
[0018]圖3是本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的溫度采集模塊的示意圖。
[0019]圖4是本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的溫度采集模塊的電路圖。
[0020]圖5是本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置的感應線圈的電路圖。
[0021]圖中:1、數據監控中心；2、液晶顯示儀表；3、溫度采集模塊；4、ARM處理器；5、液晶顯示IXD ;6、RS485接口 ；7、無源報警模塊；8、無線收發芯片；9、MSP430微處理器；10、溫度傳感器；11、電池；12、感應線圈。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發明實施例所述的戶外高壓開關溫度監測裝置，由數據監控中心
1、液晶顯示儀表2和溫度采集模塊3組成，所述本地數據監控中心I通過485總線連接液晶顯示儀表2，液晶顯示儀表2通過無線通訊方式接入溫度采集模塊3，所述溫度采集模塊3直接與測溫點相接；使用中，通過溫度采集模塊3采集測溫點的溫度信號，并將溫度信號進行處理后通過無線傳輸方式傳遞到液晶顯示儀表2，最終經液晶顯示儀表2處理后通過485總線發送到數據監控中心1，從而實現了對測溫點的溫度監測。
[0023]所述數據監控中心I作為系統的監測和控制中心，建立有龐大的數據庫，提供有充足的存儲空間，保證測點溫度的實時監控，負責對各監測點的數據進行處理、保存和分析；具備完善的事件報文處理，可以進行文字和語音告警，并能夠對數據保存；能夠對歷史數據進行查詢、刪除、和繪制曲線操作；數據監控中心還可與Internet相連，方便用戶查詢。
[0024]所述液晶顯示儀表2作為數據的中轉站，一方面可以擴大測點的區域范圍，另一方面對測點數據進行集中轉發，減輕上層數據監控中心的工作量；液晶顯示儀表2在有效無線接收范圍內可同時管理256個溫度采集模塊。
[0025]所述溫度采集模塊3和被測裝置相接，采用智能低功耗微處理器作為核心，通過無線網絡和液晶顯示儀表2通訊，實時采集被測裝置的溫度，通信距離大于300m。
[0026]所述帶有傳感器的溫度采集模塊3安裝在高電位部分的表面，與低電位接收設備(液晶顯示儀表2)之間無電氣聯系，從根本上解決了高壓絕緣問題，測量精度高，安裝方便。
[0027]如圖2所示，所述的液晶顯示儀表2由ARM處理器4、液晶顯示IXD、RS485接口 6、無源報警模塊7和無線收發芯片8組成，ARM處理器4上分別可逆接入液晶顯示IXD、RS485接口 6、無源報警模塊7和無線收發芯片8 ;無線收發芯片8接收溫度采集模塊3發出的無線溫度信號，并將信號傳輸到ARM處理器4，通過液晶顯示IXD可顯示ARM處理器4內的溫度信號信息，溫度信號經ARM處理器4后通過RS485接口 6接入的485總線傳遞到數據監控中心I進行溫度監控；當ARM處理器4接收到的溫度信號出現異常時可通過無源報警模塊7進行報警。
[0028]如圖3所示，所述溫度采集模塊3由無線收發芯片8、MSP430微處理器9、溫度傳感器10、電池11和感應線圈12組成，MSP430微處理器9上可逆連接無線收發芯片8、電池H和感應線圈12，電池11和感應線圈12為溫度采集模塊3提供不同方式的電源，滿足用戶的不同需求，所述MSP430微處理器9上單向接入溫度傳感器10，溫度傳感器10采集測溫點的溫度后傳遞到MSP430微處理器9，MSP430微處理器9處理后通過無線收發芯片8進行無線傳輸。
[0029]如圖4所示，溫度傳感器10采用精密模擬溫度傳感器PT100，感溫范圍寬，適合戶外使用，電路采用TL431和電位器VRl調節產生4.096V的參考電源；采用Rl、R2、VR2、PtlOO構成測量電橋(其中Rl = R2，VR2為100 Ω精密電阻)，當PtlOO的電阻值和VR2的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經過運放LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉換芯片；差動放大電路中R3 = R4、R5 = R6、放大倍數=R5/R3。
[0030]如圖5所示，I為一次側電流；T為感應取電線圈；D1為TVS管，起浪涌保護作用，防止一次側電流過大對二次側電路造成損害；D2為整流橋；D3為穩壓二極管；C1、C2為濾波電容器；U1為低壓差電壓調節器芯片；U為輸出供電電壓；通過線圈從高壓電纜感應出交流的能量后，需要經過直流穩壓電源將感應的交流能量轉換為測量裝置所需的能量，直流穩壓電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成。
[0031]所述感應線圈12利用電流互感器原理，從中高壓設備上取出電能為后端測溫設備供電，利用線圈鐵心磁飽和特性，即選取適當電流互感器鐵心的截面積及鐵磁材料的導磁率，使其在小電流流過時能正常勵磁，而當大電流通過時，線圈鐵心進入磁飽和狀態，使其能向溫度采集終端提供較為穩定的工作電源。
[0032]所述磁心設計中有著諸多的性能影響因素，如磁心的形狀、填充系數、疊裝系數、工藝系數、溫度系數和損耗等；而在副邊的繞線中亦存在導線的材料、電流密度、排列方式、阻抗、損耗和溫度效應等影響因素；而且在線圈及其繞線制作中難免存在一些細微的差異以及各種缺陷。考慮到當線圈處于飽和時電壓有所畸變，以及磁芯、繞線的工藝問題等，在繞線時應根據實際情況進行調整。
[0033]本具體實施方法只是本發明的優選實施例，并不能對本發明進行限定，具體各項權利由權利要求書限定。
【權利要求】
1.一種戶外高壓開關的溫度監測裝置的實施方法，其特征在于，通過溫度采集模塊采集測溫點的溫度并經MSP430微處理器處理后，通過無線收發芯片無線傳輸到液晶顯示儀表，經液晶顯示儀表內的ARM處理器處理后通過485總線傳遞到數據監控中心進行溫監控；所述溫度采集模塊是通過電池或感應線圈提供電源。
2.根據權利要求1所述的戶外高壓開關的溫度監測裝置的實施方法，其特征在于，在感應線圈提供電源時，通過線圈從高壓電纜感應出交流的能量后，經過直流穩壓電源感應的交流能量轉換為測量裝置所需的能量，直流穩壓電源由整流變壓器、整流電路、濾電路和穩壓電路組成。
3.一種戶外高壓開關的溫度監測裝置，其特征在于，由數據監控中心、液晶顯示表和溫度采集模塊組成，所述數據監控中心通過485總線連接液晶顯示儀表，液晶顯示表通過無線通訊方式接入溫度采集模塊，所述溫度采集模塊直接與測溫點相接。
4.根據權利要求3所述的戶外高壓開關的溫度監測裝置，其特征在于，所述的液顯示儀表由ARM處理器、液晶顯示IXD、RS485接口、無源報警模塊和無線收發芯片組成，A處理器上分別可逆接入液晶顯示IXD、RS485接口、無源報警模塊和無線收發芯片。
5.根據權利要求3所述的戶外高壓開關的溫度監測裝置，其特征在于，所述溫度采集模塊由無線收發芯片、MSP430微處理器、溫度傳感器、電池和感應線圈組成，MSP430微理器上可逆連接無線收發芯片、電池和感應線圈，所述MSP430微處理器上單向接入溫度感器。
【文檔編號】G08C17/02GK104236741SQ201410472031
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】胡紹剛, 劉君, 周志玉, 王潤洲, 戚雪, 李旭陽 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司