阅读说明：本技术 配电母线接头发热传感器 (Distribution bus joint heating sensor ) 是由 孙伟 王荣 冯越 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种配电母线接头发热传感器,包括壳体、面板、酒精柱、刻度、环形玻管、环形透镜、线路板一、线路板二、套筒、连杆、屏蔽盒、定片支架、动片支架、定片组、动片组、绝缘托、伸缩盒、背光片、罩一、环罩二、聚热盒、受热片、框形支架、感应线圈、撑脚、软管、LED、整流电路、滤波电路、稳压电路、条码存储器、条码调制电路、蓄电池、可变电容、电感和晶体管,壳体、隔板、屏蔽盒、框形支架、盒一、盒二、环罩一、环罩二和撑脚构成支架机构,环形玻管、酒精柱、环形透镜、背光片和刻度构成读数机构,受热片、伸缩盒、连杆、定片组和动片组构成传感机构,本传感器可减轻工作人员的劳动强度、通过载波传输进行远程检测。(The invention provides a power distribution bus joint heating sensor which comprises a shell, a panel, an alcohol column, scales, an annular glass tube, an annular lens, a first circuit board, a second circuit board, a sleeve, a connecting rod, a shielding box, a stator bracket, a rotor bracket, a stator set, a rotor set, an insulating bracket, a telescopic box, a backlight piece, a first cover, a second ring cover, a heat collecting box, a heated piece, a frame bracket, an induction coil, a supporting leg, a hose, an LED (light emitting diode), a rectifying circuit, a filter circuit, a voltage stabilizing circuit, a bar code memory, a bar code modulation circuit, a storage battery, a variable capacitor, an inductor and a transistor, wherein the shell, the partition plate, the shielding box, the frame bracket, the first box, the second box, the first ring cover, the second ring cover and the supporting leg form a bracket mechanism, the annular glass tube, the alcohol column, the annular lens, the backlight piece and the scales form a reading mechanism, and the heated piece, the telescopic box, the connecting, the sensor can reduce the labor intensity of workers and carry out remote detection through carrier transmission.)

配电母线接头发热传感器

技术领域

本发明涉及电力配电母线检测用的温度传感器，尤其涉及一种配电母线接头发热传感器，属于电力监测技术领域。

背景技术

配电母线是电力变压器、配电间或配电房的基本构件，对于小型配电房来说由于其供电电流较小，低压配电母线接头的发热情况无需监测，但对于具有大型电机或工业电炉的工矿企业如采矿井、碎石场、轧钢厂、炼钢厂、砖瓦厂和海港码头等能源消耗较高，动力电的工作电流较大，一些工作于交流380伏特电压下的用电器往往使电力变压器次级低压配电母线的电流强度超过100安培，有的达到数百安培，在这样大电流的情况下，配电母线接头的发热情况是不可忽视的，需要经常性地进行检测，目前的做法一是靠人工目测，主要是查看分别漆有红黄绿三色油漆相位标记的三相母线接头处是否变色、烧焦或冒烟现象；二是通过手持式红外温度计进行定期巡回检测，前者的不足是目测精度很低，无法知道接头处的具体温度，后者的缺陷是劳动强度较大，工作人员需要经常在配电房里来回走动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度相对较高、可减轻工作人员劳动强度、能够远程监测配电母线接头发热的传感器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：本传感器包括壳体1、面板2、酒精柱3、刻度4、环形玻管5、环形透镜6、线路板一7、盒一8、滚珠9、套筒10、隔板12、连杆13、屏蔽盒14、定片支架15、定片组16、动片组17、动片支架18、绝缘托19、盒二21、线路板二22、伸缩盒24、背光片25、环罩二27、接点28、聚热盒29、受热片30、框形支架34、出液口35、感应线圈36、环罩一37、撑脚39、软管40、LED41、凹槽42、整流电路43、滤波电路44、稳压电路45、条码存储器46、条码调制电路47、蓄电池49、可变电容C、电感L和晶体管T。

壳体1、隔板12、屏蔽盒14、框形支架34、盒一8、盒二21、环罩一37、环罩二27和撑脚39构成支架机构，环形玻管5、酒精柱3、环形透镜6、背光片25和刻度4构成读数机构，受热片30、伸缩盒24、连杆13、定片组16和动片组17构成传感机构。

壳体1底部中央设有喇叭形的聚热盒29且开口向下，聚热盒29上方设有波纹状的伸缩盒24，伸缩盒24底部设有若干受热片30，聚热盒29内壁、伸缩盒24底部和受热片30表面均镀有容易吸热的黑钛膜层，伸缩盒24底部一侧设有出液口35，面板2上设有环形透镜6，环形透镜6的横截面图形为卧倒的蘑菇形，蘑菇头呈半椭圆形，蘑菇杆嵌在面板2上的与之相应的开槽中，环形透镜6的蘑菇杆内设有环形凹槽42，凹槽42内嵌有环形玻管5，环形玻管5一端为密封且管内真空，环形玻管5另一端设有开口且通过软管40与出液口35连接，伸缩盒24内灌满红色酒精且少量酒精溢到环形玻管5内形成弧形酒精柱3，面板2上且在环形透镜6的外圆外设有若干凸条形刻度4，凸条形刻度嵌在面板2上的与之相应的开槽中，面板2背面且与刻度4相应位置设有环形背光片25，背光片25顶部设有LED41能使刻度4发亮。

线路板二22上设有电感三点式振荡电路，振荡电路、退耦电路和C4构成载波电路一，载波信号通过C4加载到接点28即母线段二26上，条码存储器46、条码调制电路47、电容C6和电阻R6构成载波电路二，条码存储器46中的条码信息代表母线接头的地理位置和电压相位，条码存储器46的信息由条码调制电路47读出且进行调制，形成的载波信号通过电容C6和电阻R6加载到接点28即母线段二26上。

母线中有大电流时，母线接头的接触电阻在垫片33、螺丝31和螺母32处产生温度，该温度一方面依据热空气上升原理到达伸缩盒24底部，另一方面依据热辐射原理传递到伸缩盒24底部，在受热片30和黑色镀层的作用下，伸缩盒24被有效加热，伸缩盒24及其酒精受热膨胀，伸缩盒24顶部与底部的距离有所增加，伸缩盒24顶部通过连杆13、绝缘托19和动片支架18的传动，动片组17向上移动，可变电容C的电容量增加，振荡电路的振荡频率降低，载波电路一加载到母线上的载波信号频率较低，与此同时，伸缩盒24及其酒精的受热膨胀使溢到环形玻管5内的酒精增多，酒精柱3弧长增加，刻度4上的温度指示值上升。

若母线接头的接触电阻较小，或母线中的电流强度减小，母线接头的温度降低，伸缩盒24及其酒精释放热量而收缩，伸缩盒24顶部与底部的距离有所减小，伸缩盒24顶部通过连杆13、绝缘托19和动片支架18的传动，动片组17向下移动，可变电容C的电容量减小，振荡电路的振荡频率增高，载波电路一加载到母线上的载波信号频率较高，与此同时，伸缩盒24及其酒精的收缩使溢到环形玻管5内的酒精较少，酒精柱3弧长减小，刻度4上的温度指示值降低。

母线上载波电路一的信号频率与母线接头的温度成反比关系，母线接头温度越高，信号频率越低，母线接头温度越低，信号频率越高，载波电路一在母线上产生的载波信号为调频信号，所搭载的温度信息为模拟信号，载波信号的频率是连续变化的，载波电路二在母线上产生的载波信号也是调频信号，所搭载的条码信息为数字信号，由0和1组成，载波信号的频率是阶跃变化的，较低的载波频率代表0，较高的载波频率代表1，不同位置的母线使用不同的载波频率差，不同位置和不同相位的母线使用不同的条码，载波电路一和载波电路二使用不同的载波频段。

与本传感器配套的载波接收装置完成传感信号的接收、处理和显示任务，载波接收装置至少包括双路选频电路51、双路高频放大电路52、双路鉴频电路53、电源电路54、低频放大电路55、通信电路56、计算机57和显示器58，双路选频电路51用于将载波电路一和载波电路二的信号分开，双路鉴频电路53分别将载波信号上的温度信息和条码信息捡出，温度信息通过低频放大电路55后送至计算机57内的采集卡，由采集卡转换成数字信号，条码信息通过通信电路56送至计算机57的USB口，在相关软件的支撑下，计算机57对转换后的温度信息和通信来的条码信息进行分析和处理，最终在显示器58上显示结果。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：配电母线接头发热传感器的测量精度相对较高、可减轻工作人员劳动强度、能够远程监测配电母线接头的发热情况，可用于采矿井、碎石场、轧钢厂、炼钢厂、砖瓦厂和海港码头等能源消耗较高的企业内部配电房。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下6幅附图：

图1是本传感器的主视图，

图2是本传感器的主视剖视图，

图3是本传感器的右视图，

图4是线路板一的组成框图，

图5是线路板二的电路原理图，

图6是载波接收装置的组成框图。

附图中所标各数字分别表示如下：

1.壳体，2.面板，3.酒精柱，4.刻度，5.环形玻管，6.环形透镜，7.线路板一，8.盒一，9.滚珠，10.套筒，11.边脚，12.隔板，13.连杆，14.屏蔽盒，15.定片支架，16.定片组，17.动片组，18.动片支架，19.绝缘托，20.铆钉，21.盒二，22.线路板二，23.载波输出端，24.伸缩盒，25.背光片，26.母线段二，27.环罩二，28.接点，29.聚热盒，30.受热片，31.螺丝，32.螺母，33.垫片，34.框形支架，35.出液口，36.感应线圈，37.环罩一，38.母线段一，39.撑脚，40.软管，41.LED，42.凹槽，43.整流电路，44.滤波电路，45.稳压电路，46.条码存储器，47.条码调制电路，48.调制输出端，49.蓄电池，50.电源线，51.双路选频电路，52.双路高频放大电路，53.双路鉴频电路，54.电源电路，55.低频放大电路，56.通信电路，57.计算机，58.显示器，C.可变电容，C1.电容，C2.电容，C3.电容，C4.电容，C5.电容，C6.电容，C7.电容，R1.电阻，R2.电阻，R3.电阻，R4.电阻，R5.电阻，R6.电阻，L.电感，T.晶体管，Vcc.电压。

具体实施方式

1.本传感器包括壳体1、面板2、酒精柱3、刻度4、环形玻管5、环形透镜6、线路板一7、盒一8、滚珠9、套筒10、隔板12、连杆13、屏蔽盒14、定片支架15、定片组16、动片组17、动片支架18、绝缘托19、盒二21、线路板二22、伸缩盒24、背光片25、环罩二27、接点28、聚热盒29、受热片30、框形支架34、出液口35、感应线圈36、环罩一37、撑脚39、软管40、LED41、凹槽42、整流电路43、滤波电路44、稳压电路45、条码存储器46、条码调制电路47、蓄电池49、可变电容C、电感L和晶体管T。

2.根据图1至图3，壳体1、隔板12、屏蔽盒14、框形支架34、盒一8、盒二21、环罩一37、环罩二27和撑脚39构成支架机构，环形玻管5、酒精柱3、环形透镜6、背光片25和刻度4构成读数机构，受热片30、伸缩盒24、连杆13、定片组16和动片组17构成传感机构。

3.壳体1底部中央设有喇叭形的聚热盒29且开口向下，聚热盒29上方设有波纹状的伸缩盒24，伸缩盒24底部设有若干受热片30，聚热盒29内壁、伸缩盒24底部和受热片30表面均镀有容易吸热的黑钛膜层，镀层厚度为0.15-0.22毫米，伸缩盒24底部一侧设有出液口35。

4.面板2上设有环形透镜6，环形透镜6的材质为有机玻璃，环形透镜6的横截面图形为卧倒的蘑菇形，蘑菇头呈半椭圆形，蘑菇杆嵌在面板2上的与之相应的开槽中，环形透镜6的蘑菇杆内设有环形凹槽42，凹槽42内嵌有环形玻管5，环形玻管5一端为密封且管内真空，环形玻管5另一端设有开口且通过软管40与出液口35连接，伸缩盒24内灌满红色酒精且少量酒精溢到环形玻管5内形成弧形酒精柱3，环形透镜6起放大作用，使观察者能在较远处看清酒精柱3的长度，面板2上且在环形透镜6的外圆外设有若干凸条形刻度4，凸条形刻度嵌在面板2上的与之相应的开槽中，面板2背面且与刻度4相应位置设有环形的背光片25，背光片25顶部设有LED41能使刻度4发亮，所述的环形不是完整的圆环，而是有缺口的环形。

5.壳体1内的腰部设有横向隔板12，隔板12两边设为边脚11且与壳体1内壁连接，隔板12中央设有套筒10，套筒10内壁设有三个球穴且每个球穴内均嵌有可以转动的滚珠9，俯视图上三个滚珠9排列成∴形，即三个滚珠9在套筒10内按120°角度角排列，隔板12上方即在套筒10上方设有屏蔽盒14，屏蔽盒14底部设为折边且通过铆钉20与隔板12连接，屏蔽盒14内顶设有定片支架15，定片支架15固定住定片组16顶部，伸缩盒24上方且在套筒10内设有能够上下移动的连杆13，连杆13底端与伸缩盒24顶部连接，连杆13上方且在屏蔽盒14内设有动片支架18，动片支架18底部通过绝缘托19与连杆13顶端连接，动片支架18固定住动片组17底部，动片组17各片交错地插在定片组16各片的间隙中，动片组17和定片组16构成可变电容C。

6.根据图2至图5，隔板12下方且在伸缩盒24两侧分别设有盒一8和盒二21，盒一8内设有线路板一7，线路板一7上设有整流电路43、滤波电路44、稳压电路45、条码存储器46、条码调制电路47和蓄电池49，盒二21内设有线路板二22，线路板二22上设有电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电感L和晶体管T，动片组17通过动片支架18和屏蔽线与电感L的一端连接，定片组16通过定片支架15、屏蔽盒14、铆钉20和导线与电感L的另一端连接，可变电容C、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电感L和晶体管T构成电感三点式振荡电路，反馈信号通过电容C3和电阻R4注入到晶体管T的发射极，电容C1、电阻R5和电容C5构成退耦电路，退耦电路、振荡电路和C4构成载波电路一，载波信号通过C4加载到接点28即母线段二26上。

7.条码存储器46、条码调制电路47、电容C6和电阻R6构成载波电路二，条码存储器46中的条码信息代表母线接头的地理位置和电压相位，条码存储器46的信息由条码调制电路47读出且进行调制，形成的载波信号通过电容C6和电阻R6加载到接点28即母线段二26上；壳体1下方设有框形支架34，框形支架34在俯视图上为长方形，壳体1底部与框形支架34连接，框形支架34两边下方分别设有环罩一37和环罩二27，环罩一37内设有带有硅钢片芯的感应线圈36，感应线圈36两端通过导线与整流电路43的交流输入端连接，环罩一37和感应线圈36套在母线段一38外部，接点28为固定在母线段二26上的圆头螺丝，环罩二27套在接点28和母线段二26外部。

8.母线段一38和母线段二26均为母线，母线段一38与母线段二26通过垫片33、螺丝31和螺母32连接形成母线接头，母线中有大电流时，母线接头的接触电阻在垫片33、螺丝31和螺母32处产生温度，该温度一方面依据热空气上升原理到达伸缩盒24底部，另一方面依据热辐射原理传递到伸缩盒24底部，在受热片30和黑色镀层的作用下，伸缩盒24被有效加热，伸缩盒24及其酒精受热膨胀，伸缩盒24顶部与底部的距离有所增加，伸缩盒24顶部通过连杆13、绝缘托19和动片支架18的传动，动片组17向上移动，可变电容C的电容量增加，由于振荡电路的振荡频率f ₀≈1/[2πLC^1/2]，振荡电路的振荡频率降低，载波电路一加载到母线上的载波信号频率较低，与此同时，伸缩盒24及其酒精的受热膨胀使溢到环形玻管5内的酒精增多，酒精柱3弧长增加，刻度4上的温度指示值上升。

9.若母线接头的接触电阻较小，或母线中的电流强度减小，母线接头的温度降低，伸缩盒24及其酒精释放热量而收缩，伸缩盒24顶部与底部的距离有所减小，伸缩盒24顶部通过连杆13、绝缘托19和动片支架18的传动，动片组17向下移动，可变电容C的电容量减小，振荡电路的振荡频率增高，载波电路一加载到母线上的载波信号频率较高，与此同时，伸缩盒24及其酒精的收缩使溢到环形玻管5内的酒精较少，酒精柱3弧长减小，刻度4上的温度指示值降低。

10.母线上载波电路一的信号频率与母线接头的温度成反比关系，母线接头温度越高，信号频率越低，母线接头温度越低，信号频率越高，载波电路一在母线上产生的载波信号为调频信号，所搭载的温度信息为模拟信号，载波信号的频率是连续变化的，为减小环境干扰，载波电路二在母线上产生的载波信号也是调频信号，所搭载的条码信息为数字信号，由0和1组成，载波信号的频率是阶跃变化的，较低的载波频率代表0，较高的载波频率代表1，不同位置的母线使用不同的载波频率差，不同位置和不同相位的母线使用不同的条码，载波电路一和载波电路二使用不同的载波频段，载波频率差是载波频段中的一小段。

11.根据图6，本传感器需另行配置载波接收装置才能完成传感信号的接收、处理和显示任务，载波接收装置至少包括双路选频电路51、双路高频放大电路52、双路鉴频电路53、电源电路54、低频放大电路55、通信电路56、计算机57和显示器58，双路选频电路51用于将载波电路一和载波电路二的信号分开，双路鉴频电路53分别将载波信号上的温度信息和条码信息捡出，温度信息通过低频放大电路55后送至计算机57内的采集卡，由采集卡转换成数字信号，条码信息通过通信电路56送至计算机57的USB口，在相关软件的支撑下，计算机57对转换后的温度信息和通信来的条码信息进行分析和处理，最终在显示器58上显示出不同地理位置不同电压相位的已装有本传感器的母线接头的全部监测结果。

12.母线中有电流时，交流电在母线周围产生交变磁场且在感应线圈36内产生感应电动势，感应电动势使感应线圈36两端形成交流电压，经整流电路43、滤波电路44和稳压电路45后为电路板提供电源且为蓄电池49充电，由于母线中的电流一般较大，常常为数十安培，母线外的交变磁场较强，所以感应线圈36输出的能量可为电路板提供电源且为蓄电池49充电，蓄电池为微型，可用充电电池代替。

13.采用波纹状伸缩盒的目的是其能容纳较多的酒精，波纹状容易伸缩，从伸缩盒溢到环形玻管内的酒精较多，环形玻管和酒精柱能够做得较粗，使得观察者在较远处能看清酒精柱的长度即看清楚温度值，便于工作人员现场巡查，伸缩盒的材质为磷铜皮，厚度为0.15毫米，大圆外径为45-50毫米，小圆外径为35-40毫米，软管外面套有金属波纹管以防软管在压力下直径扩大，定片支架和动片支架的材质为铝合金，滚珠9的直径为1.2毫米，作用是减小连杆13在套筒10内移动时的摩擦力。

14.母线接头的接触电阻主要来自于母线表面异常，有了氧化层，假设接触电阻为0.06欧姆，母线中的电流强度为100安培，则接触电阻产生的功率为P=I²R=100×100×0.06=600瓦，足够烧红母线接头，可见母线接头的接触电阻及其发热情况不可忽视，接触电阻产生的高温会使母线的氧化层变厚，接触电阻进一步增加，造成恶性循环，这是配电间的常见现象，也是电工们的头痛问题。

15.由于母线接头异常时温度一般较高，所以传感器需要通过撑脚39抬高，框形支架34底边离母线顶边3～4厘米的地方，以防传感器被高温烧坏，由此引起的温差即传感器监测到的温度会比母线接头处的温度低些，此时可通过标准温度计测量出两者的温差，在计算机57的软件中设置偏移量，以便在显示器58上显示出母线接头发热温度的正确值。

16.所述的测量精度较高是指本传感器与人工目测的精度相比较，所述的可减轻工作人员劳动强度是指可减少电工在配电房的巡检时间。