阅读说明：本技术 一种罩式馈线终端及其散热方法 (Cover type feeder terminal and heat dissipation method thereof ) 是由 王全海 李俊刚 黃利军 张文凯 张义 郭炎杰 姜睿智 史宏光 薛建民 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种罩式馈线终端及其散热方法,属于配电网技术领域。该终端包括固定连接的主体部分和电源盒：主体部分包括罩式外壳以及设置在罩式外壳内部的核心控制模块、通信模块,核心控制模块连接通信模块；电源盒包括盒体以及设置在盒体内部的备用电池和电源管理模块,电源管理模块内设置有整流器,备用电池与电源管理模块连接,且电源管理模块通过电源总线和通讯总线与主体部分连接。本发明可以解决主体内热量聚集的问题,电源盒的热量也不容易传递到主体,整体上降低主体的温度；同时本发明对现有技术的罩式结构的改进极小,设计、制造、安装的成本都低,电源管理模块与主体部分的连线数量较少,不会影响终端的功能。(The invention relates to a cover type feeder terminal and a heat dissipation method thereof, and belongs to the technical field of power distribution networks. This terminal includes fixed connection's main part and power pack: the main body part comprises a cover type shell, a core control module and a communication module, wherein the core control module and the communication module are arranged in the cover type shell; the power supply box comprises a box body, a standby battery and a power supply management module, wherein the standby battery and the power supply management module are arranged in the box body, a rectifier is arranged in the power supply management module, the standby battery is connected with the power supply management module, and the power supply management module is connected with the main body part through a power supply bus and a communication bus. The invention can solve the problem of heat accumulation in the main body, the heat of the power supply box is not easy to be transferred to the main body, and the temperature of the main body is integrally reduced; meanwhile, the improvement of the cover type structure in the prior art is extremely small, the design, manufacture and installation costs are low, the number of connecting wires between the power management module and the main body part is small, and the functions of the terminal cannot be influenced.)

一种罩式馈线终端及其散热方法

技术领域

本发明涉及一种罩式馈线终端及其散热方法，属于配电网技术领域。

背景技术

配电网中的控制设备由早期的就地式故障处理，发展到现在的基于通讯的远方故障隔离。馈线终端装置(Feeder Terminal Unit，FTU)是配电自动化系统重要远方终端设备之一，通过采集馈线电流、电压等状态量，完成柱上开关设备的当地及远方监测、控制及故障检测功能，并与配电自动化主站通信。为提供配电系统运行情况和监测控制所需信息，同时执行配电主站命令，实现设备的远端控制，具备“遥测、遥控、遥信”的三遥功能。

馈线终端装置适用于架空线路，安装在距离地面约3米的线路杆塔上。根据外观型式分为箱式和罩式，箱式馈线终端装置的外壳常采用不锈钢材料；罩式馈线终端装置的外壳结构采用玻璃钢材质，其外罩壳厚度大于4mm，整体防护等级可到达IP67，密封性能好。玻璃钢具有材质轻、机械强度高的特点，其密度是普通碳钢的1/4～1/5；玻璃钢具有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。玻璃钢的导热系数为0.40w/(m·k)，只是金属材料的1/100～1/1000，因此玻璃钢具有良好的热绝缘性能。

现有的罩式馈线终端的结构有主体和电源盒两部分构成，主体包括玻璃钢壳体以及壳体内部的核心控制模块、电源管理模块、线损模块、远方通讯模块；电源盒内有后备电源，后备电源采用铅酸电池或超级电容。该终端在户外运行时，环境温度过高(有时可以达到40多度)或者日照较强，再加上内部各元器件运行散热，终端内部的温度较高；由于玻璃钢良好的热绝缘特性，造成罩式馈线终端内部的热量无法快速地传递到外部，进而罩式馈线终端内部积压太多热量，一旦超过终端内元器件允许的运行温度，将严重影响终端的正常运行，减少终端的运行寿命。

为了解决热量聚集，不利散热的问题，本领域的技术人员采用的措施包括：一，遮挡阳光的措施，比如：类似于遮阳伞原理增加遮阳设备，但是终端设置在高处，遮阳设备的面积较大，这样增大了终端的受风面积，需要采取额外措施增加终端的机械强度，增加了成本；二，将玻璃钢外壳改为容易散热的金属材质外壳，但是若要散热效果好，需要将元器件紧贴金属外壳，由于主体内元器件形状、位置的特殊性，一般的外壳形状无法保证主体内元器件直接紧贴金属外壳，其散热提升效果十分有限，而且金属外壳相比玻璃钢外壳成本较高，同时金属外壳还需要考虑接地的问题。

综上，现有方法散热效果较差、成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种罩式馈线终端及其散热方法，用以解决现有方法散热效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种罩式馈线终端，包括固定连接的主体部分和电源盒：

主体部分包括罩式外壳以及设置在罩式外壳内部的核心控制模块、通信模块，核心控制模块连接通信模块；

电源盒包括盒体以及设置在盒体内部的备用电池和电源管理模块，电源管理模块内设置有整流器，备用电池与电源管理模块连接，且电源管理模块通过电源总线和通讯总线与主体部分连接。

另外，本发明还提出一种如上述罩式馈线终端的散热方法，包括以下步骤：

将电源管理模块与主体部分分离，放入电源盒内，使得电源管理模块的热量以热传递的方式通过电源盒散出。

有益效果是：本发明通过对终端内各元器件进行功耗试验，发现电源管理模块的功耗占到终端总功耗的一半以上，是终端内主要的耗能发热元器件，因此，对电源管理模块的设置位置重新布局时，将电源管理模块放置在电源盒内，这样可以解决主体内热量聚集的问题，电源盒的热量也不容易传递到主体，整体上降低主体的温度；同时本发明对现有技术的罩式结构的改进极小，设计、制造、安装的成本都低，电源管理模块与主体部分的连线数量较少，不会影响终端的功能。

进一步的，上述罩式馈线终端及其散热方法中，为了提高电源盒散热效果，所述盒体为金属盒体。

进一步的，上述罩式馈线终端中，为了实现电压、电流信息的采集，所述主体部分内还设置有线损模块。

进一步的，上述罩式馈线终端中，为了提高电源盒的散热效果，所述盒体外部固定有散热片。

进一步的，上述罩式馈线终端中，为了提高电源管理模块的热传递效果，电源管理模块与盒体之间填充导热硅胶。

进一步的，上述罩式馈线终端中，为了实现提示功能，电源管理模块连接有面板，面板上设置有状态指示灯和开关。

附图说明

图1为本发明罩式馈线终端的原理框图；

图2为本发明罩式馈线终端的内部结构图；

图中：1为核心控制模块、2为线损模块、3为远方通讯模块、4为备用电源、5为电源管理模块。

具体实施方式

罩式馈线终端实施例：

本发明的主要构思在于，通过对馈线终端内各元器件的功耗进行测试，功耗分布情况为：核心控制模块为5W、线损模块为0.8W、通讯模块为1W、电源管理模块为7W，总体功耗可达到12.8W，可见电源管理模块的功耗较大，是造成终端内温度高的主要元器件，因此本发明打破了现有罩式馈线终端的组合，重新组合后将电源管理模块移出主体，放入电源盒内，可以大大减小主体内部的温度，并且为了更好的散热，电源盒为易导热的金属材质，利用自然冷却的方式进行散热。

基于上述考虑，如果将核心控制模块也一起移出主体的话，接线、通信以及耦合等多种问题就会出现，影响到终端的功能，因此在保证终端功能不受影响的情况下，将电源管理模块移出，降低主体的温度。

具体的，本实施例提出的罩式馈线终端，如图1、2所示包括主体部分和电源盒两部分构成，主体包括罩式外壳以及罩式外壳内部的核心控制模块1、线损模块2和远方通讯模块3(即通信模块)；电源盒包括盒体以及盒体内部的备用电源4(即备用电池)和电源管理模块5，电源管理模块5内设置有整流器；电源管理模块5通过电源总线和通讯总线与主体部分连接；罩式外壳和盒体固定连接。

具体的，电源管理模块5包括备用输入端、通讯模块以及输出模块，备用电源4的输出端连接电源管理模块5的备用输入端为其提供备用电源；线损模块2连接核心控制模块1的输入端；核心控制模块1的输出端连接远方通讯模块3，电源管理模块5的通讯模块通过通讯总线与核心控制模块1连接；且电源管理模块5的输出模块通过电源总线连接核心控制模块1、线损模块2和远方通讯模块3，为核心控制模块1、线损模块2和远方通讯模块3供电。通讯总线可以采用RS232或RS485总线。

整流器为AC/DC，正常情况下，由外接交流电通过AC/DC为终端以及柱上开关设备的供电，在交流电失电的情况下，由备用电源4供电，备电电源采用铅酸电池、锂电池或者超级电容。

核心控制模块1主要包括CPU、模拟量采集回路、开关量输出回路、开关量输入回路、人机交互模块，实现模拟量和状态量的采集处理、线路的故障识别及故障隔离等功能。

线损模块2主要构成包括微控制器、电流采样回路、电压采样回路、存储芯片等，主要完成电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等电网参数的测量。

电源管理模块5使用智能管理电源，内嵌高性能低功耗微处理器，电源管理模块5主要包括微处理器，驱动电路和采集电路，具有双交流输入模块、AC/DC、主备电源切换模块、直流输出模块(即输出模块)、通讯模块等，实现双交流输入、主后备电源的无缝切换、两路直流电源输出，为主体部分和一次开关提供稳定可靠的电源。电源管理模块5连接有面板，面板上设置有状态指示灯和开关，指示灯与开关均连接微处理器。具备的功能如下：

1.具备双交流隔离输入、主电输入与备电输入须能够实现自动切换功能；

2.具有与核心控制模块1进行通讯的功能，实现对后备铅酸电池、锂电池、超级电容模组相关信息及状态的遥测、遥信、遥控；

3.具备线路残压检测功能，在主体故障时起作用；

主体部分通过线损模块2采集馈线电流、电压等状态量，完成柱上开关设备的当地及远方监测、控制、故障检测及故障隔离等功能，并通过远方通讯模块3与配电自动化主站通信。

电源盒通过主电源向主体和柱上开关设备提供稳定可靠的直流电源；备电电源采用铅酸电池、锂电池或者超级电容，在主电源失电的情况下，备用电源4为主体和柱上开关设备提供稳定可靠的直流电源。

为了提高电源盒的散热效果，盒体为具有良好导热性能的材质制成，例如金属盒体，当然采用金属材质需要考虑接地的问题，接地的手段为现有技术，不做过多介绍。为了更进一步的提高电源盒的散热效果，在盒体外部固定散热片，并且电源管理模块5与盒体之间的缝隙采用导热硅胶填充，使得电源管理模块5的热量快速传递到盒体，保证电源管理模块5的温度在允许的温度范围内，同时，主体中移除了电源管理模块5，使得主体内功耗有效降低，发热量减少，有效降低温度。整体上将主体和电源盒的温度控制在元器件可靠运行允许的温度范围内，提升罩式馈线终端的可靠性及运行寿命。

罩式馈线终端的散热方法实施例：

本实施例提出的罩式馈线终端的散热方法包括以下步骤：

将电源管理模块与主体部分分离，放入电源盒内，使得电源管理模块的热量以热传递的方式通过电源盒散出。

罩式馈线终端的散热方法的具体散热过程在上述罩式馈线终端实施例中已经介绍，这里不做赘述。