專利名稱：一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置及實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其是一種高壓電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及實(shí)施方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，隔離開關(guān)廣泛應(yīng)用于輸配電線路、發(fā)電廠變電站母線連接中，它既能使電網(wǎng)分段運(yùn)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(guān)是唯一能被清楚看到便于確認(rèn)的斷路點(diǎn)、連接點(diǎn)。隔離開關(guān)是由動(dòng)觸頭、靜觸頭與雙拯刀片組成。由于隔離開關(guān)長期暴露在戶外，老化、彈簧疲勞銹蝕引起接觸點(diǎn)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(guān)。因此對隔離開關(guān)的溫度監(jiān)測成為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的一個(gè)必要措施。由于被監(jiān)測對象處于高電位和強(qiáng)磁場下，沿用通常的測溫方法是很困難。國內(nèi)外相關(guān)公司早在90年代就提出了電力系統(tǒng)測溫的各種方法。(1)普通測溫常規(guī)的熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等測溫方式，需要金屬導(dǎo)線傳輸信號，絕緣性能不能保證。(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(shù)具有精度高、響應(yīng)快、測量范圍大等優(yōu)點(diǎn)。目前，紅外測溫技術(shù)已相對成熟，應(yīng)用產(chǎn)品也比較多。但是，紅外成像儀無法透過柜門測量內(nèi)部設(shè)備，開關(guān)柜運(yùn)行時(shí)必須關(guān)閉柜門，導(dǎo)致紅外方式無法測量。(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(shù)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(qiáng)磁場噪聲、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境中，還具有高靈敏度、高精度、高速度等特點(diǎn)，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(shù)要求較高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布線難度較大，成本較高。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是周期性的對隔離開關(guān)進(jìn)行溫度監(jiān)測并記錄，需要?jiǎng)佑萌藛T和設(shè)備，并且只能間斷性的定期檢測，存在著諸多的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有監(jiān)測方法的上述不足，提供一種高壓電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，采用先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和精密的溫度傳感器在線監(jiān)測隔離開關(guān)溫度，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測各個(gè)隔離開關(guān)接點(diǎn)的溫度并自動(dòng)保存，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的過熱老化情況，對設(shè)備的溫度進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測及報(bào)警，根據(jù)設(shè)定的溫度門限，當(dāng)有超溫時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員進(jìn)行檢修，以便及時(shí)采取預(yù)防措施，降低和避免設(shè)備故障，保障高壓電力設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的實(shí)施方法，是通過溫度采集模塊采集測溫點(diǎn)的溫度信號，并將溫度信號進(jìn)行處理后通過無線傳輸方式傳遞到液晶顯示儀表，最終經(jīng)液晶顯示儀表處理后通過485總線發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)了對測溫點(diǎn)的溫度監(jiān)測；所述溫度采集模塊是通過電池或感應(yīng)線圈提供電源，在感應(yīng)線圈提供電源時(shí)，通過線圈從高壓電纜感應(yīng)出交流的能量后，需要經(jīng)過直流穩(wěn)壓電路將感應(yīng)的交流能量轉(zhuǎn)換為測量裝置所需的能量，直流穩(wěn)壓電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置包括數(shù)據(jù)監(jiān)控中心、液晶顯示儀表和溫度采集模塊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)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(diǎn)相接，通過溫度采集模塊實(shí)時(shí)采集被測裝置的溫度。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(bào)警模塊和無線收發(fā)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(bào)警模塊和無線收發(fā)芯片；無線收發(fā)芯片接收溫度采集模塊發(fā)出的無線溫度信號，并將信號傳輸?shù)紸RM 處理器，溫度信號經(jīng)ARM處理器后通過RS485接口接入的485總線傳遞到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進(jìn)行溫度監(jiān)控。所述溫度采集模塊由無線收發(fā)芯片、MSP430微處理器、溫度傳感器、電池和感應(yīng)線圈組成，MSP430微處理器上可逆連接無線收發(fā)芯片、電池和感應(yīng)線圈，電池和感應(yīng)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(diǎn)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(fā)芯片進(jìn)行無線傳輸。本發(fā)明所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的有益效果是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，布線方便，可降低成本；能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)對溫度進(jìn)行監(jiān)測，無需動(dòng)用人員和設(shè)備，節(jié)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(shè)備之間無電氣聯(lián)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(yīng)線圈為溫度采集模塊提供電源，節(jié)省能源。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的液晶顯示儀表的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的溫度采集模塊的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的溫度采集模塊的電路圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的感應(yīng)線圈的電路圖。圖中1、數(shù)據(jù)監(jiān)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(bào)警模塊；8、無線收發(fā)芯片；9、MSP430微處理器；10、溫度傳感器；11、電池；12、感應(yīng)線圈。
具體實(shí)施方法如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置，由數(shù)據(jù)監(jiān)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?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控中心1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(diǎn)相接；使用中，通過溫度采集模塊3采集測溫點(diǎn)的溫度信號，并將溫度信號進(jìn)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(jīng)液晶顯示儀表2處理后通過485總線發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心1，從而實(shí)現(xiàn)了對測溫點(diǎn)的溫度監(jiān)測。所述數(shù)據(jù)監(jiān)控中心1作為系統(tǒng)的監(jiān)測和控制中心，建立有龐大的數(shù)據(jù)庫，提供有充足的存儲空間，保證測點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，負(fù)責(zé)對各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存和分析；具備完善的事件報(bào)文處理，可以進(jìn)行文字和語音告警，并能夠?qū)?shù)據(jù)保存；能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、刪除、和繪制曲線操作；數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還可與hternet相連，方便用戶查詢。所述液晶顯示儀表2作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，一方面可以擴(kuò)大測點(diǎn)的區(qū)域范圍，另一方面對測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中轉(zhuǎn)發(fā)，減輕上層數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的工作量；液晶顯示儀表2在有效無線接收范圍內(nèi)可同時(shí)管理256個(gè)溫度采集模塊。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(wǎng)絡(luò)和液晶顯示儀表2通訊，實(shí)時(shí)采集被測裝置的溫度，通信距離大于300m。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(shè)備 (液晶顯示儀表2)之間無電氣聯(lián)系，從根本上解決了高壓絕緣問題，測量精度高，安裝方便。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IXD5、RS485接口 6、無源報(bào)警模塊7和無線收發(fā)芯片8組成，ARM處理器4上分別可逆接入液晶顯示IXD5、 RS485接口 6、無源報(bào)警模塊7和無線收發(fā)芯片8 ；無線收發(fā)芯片8接收溫度采集模塊3發(fā)出的無線溫度信號，并將信號傳輸?shù)紸RM處理器4，通過液晶顯示IXD5可顯示ARM處理器4 內(nèi)的溫度信號信息，溫度信號經(jīng)ARM處理器4后通過RS485接口 6接入的485總線傳遞到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心1進(jìn)行溫度監(jiān)控；當(dāng)ARM處理器4接收到的溫度信號出現(xiàn)異常時(shí)可通過無源報(bào)警模塊7進(jìn)行報(bào)警。如圖3所示，所述溫度采集模塊3由無線收發(fā)芯片8、MSP430微處理器9、溫度傳感器10、電池11和感應(yīng)線圈12組成，MSP430微處理器9上可逆連接無線收發(fā)芯片8、電池 11和感應(yīng)線圈12，電池11和感應(yīng)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(diǎn)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(fā)芯片8進(jìn)行無線傳輸。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(diào)節(jié)產(chǎn)生4. 096V的參考電源；采用Rl、R2、VR2、Pt 100 構(gòu)成測量電橋(其中Rl = R2，VR2為100 Ω精密電阻)，當(dāng)PtlOO的電阻值和VR2的電阻值不相等時(shí)，電橋輸出一個(gè)mV級的壓差信號，這個(gè)壓差信號經(jīng)過運(yùn)放LM3M放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片；差動(dòng)放大電路中R3 = R4、R5 = R6、放大倍數(shù)=R5/R3。
如圖5所示，I為一次側(cè)電流；T為感應(yīng)取電線圈；Dl為TVS管，起浪涌保護(hù)作用， 防止一次側(cè)電流過大對二次側(cè)電路造成損害；D2為整流橋；D3為穩(wěn)壓二極管；Cl、C2為濾波電容器；Ul為低壓差電壓調(diào)節(jié)器芯片；U為輸出供電電壓；通過線圈從高壓電纜感應(yīng)出交流的能量后，需要經(jīng)過直流穩(wěn)壓電路將感應(yīng)的交流能量轉(zhuǎn)換為測量裝置所需的能量，直流穩(wěn)壓電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。所述感應(yīng)線圈12利用電流互感器原理，從中高壓設(shè)備上取出電能為后端測溫設(shè)備供電，利用線圈鐵心磁飽和特性，即選取適當(dāng)電流互感器鐵心的截面積及鐵磁材料的導(dǎo)磁率，使其在小電流流過時(shí)能正常勵(lì)磁，而當(dāng)大電流通過時(shí)，線圈鐵心進(jìn)入磁飽和狀態(tài)，使其能向溫度采集終端提供較為穩(wěn)定的工作電源。所述磁心設(shè)計(jì)中有著諸多的性能影響因素，如磁心的形狀、填充系數(shù)、疊裝系數(shù)、 工藝系數(shù)、溫度系數(shù)和損耗等；而在副邊的繞線中亦存在導(dǎo)線的材料、電流密度、排列方式、 阻抗、損耗和溫度效應(yīng)等影響因素；而且在線圈及其繞線制作中難免存在一些細(xì)微的差異以及各種缺陷。考慮到當(dāng)線圈處于飽和時(shí)電壓有所畸變，以及磁芯、繞線的工藝問題等，在繞線時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。本具體實(shí)施方法只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對本發(fā)明進(jìn)行限定，具體各項(xiàng)權(quán)利由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的實(shí)施方法，其特征在于通過溫度采集模塊采集測溫點(diǎn)的溫度并經(jīng)MSP430微處理器處理后，通過無線收發(fā)芯片無線傳輸?shù)揭壕э@示儀表，經(jīng)液晶顯示儀表內(nèi)的ARM處理器處理后通過485總線傳遞到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進(jìn)行溫度監(jiān)控；所述溫度采集模塊是通過電池或感應(yīng)線圈提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置的實(shí)施方法，其特征在于 在感應(yīng)線圈提供電源時(shí)，通過線圈從高壓電纜感應(yīng)出交流的能量后，經(jīng)過直流穩(wěn)壓電路將感應(yīng)的交流能量轉(zhuǎn)換為測量裝置所需的能量，直流穩(wěn)壓電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。
3.一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置，其特征在于由數(shù)據(jù)監(jiān)控中心、液晶顯示儀表和溫度采集模塊組成，所述數(shù)據(jù)監(jiān)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(diǎn)相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置，其特征在于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(bào)警模塊和無線收發(fā)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(bào)警模塊和無線收發(fā)芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置，其特征在于所述溫度采集模塊由無線收發(fā)芯片、MSP430微處理器、溫度傳感器、電池和感應(yīng)線圈組成，MSP430微處理器上可逆連接無線收發(fā)芯片、電池和感應(yīng)線圈，所述MSP430微處理器上單向接入溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種戶外高壓開關(guān)溫度總線監(jiān)測裝置，由數(shù)據(jù)監(jiān)控中心、液晶顯示儀表和溫度采集模塊組成，所述數(shù)據(jù)監(jiān)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(diǎn)相接。其實(shí)施方法為通過溫度采集模塊采集測溫點(diǎn)的溫度并經(jīng)MSP430微處理器處理后，通過無線收發(fā)芯片無線傳輸?shù)揭壕э@示儀表，經(jīng)液晶顯示儀表內(nèi)的ARM處理器處理后通過485總線傳遞到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進(jìn)行溫度監(jiān)控；所述溫度采集模塊是通過電池或感應(yīng)線圈提供電源。
文檔編號G08C17/02GK102305667SQ20101012804
公開日2012年1月4日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者李春茂 申請人:李春茂