配电母线接头发热监测传感器

文档序号:1950626 发布日期:2021-12-10 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 配电母线接头发热监测传感器 (Distribution bus joint heating monitoring sensor ) 是由 冯越 于 2021-09-22 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监测传感器,包括壳体、面板、LED阵列、冲孔、蜂鸣器、传动轴、平面支架、线圈、腰环、骨架、线路板二、蜂鸣电路、显示电路、铁芯、线路板三、电感测量电路、载波电路和空盒,LED阵列和显示电路构成温度提示机构,蜂鸣器和蜂鸣电路构成温度报警机构,线圈、铁芯和空盒构成温度传感机构,线圈内嵌有可上下移动的铁芯,线圈和铁芯构成可变电感,线路板三上设有电感测量电路,空盒受热膨胀或遇冷收缩时,通过传动轴的传动,铁芯插入线圈内的部分随之增多或减少,可变电感的值随之增加或减小,可变电感的值与温度值成正比关系,通过测量可变电感的大小可换算成温度的高低。(The invention provides a power distribution bus joint heating monitoring sensor, which comprises a shell, a panel, an LED array, a punching hole, a buzzer, a transmission shaft, a plane support, a coil, a waist ring, a framework, a circuit board II, a buzzer circuit, a display circuit, an iron core, a circuit board III, an inductance measuring circuit, a carrier circuit and an empty box, wherein the LED array and the display circuit form a temperature prompting mechanism, the buzzer and the buzzer circuit form a temperature alarming mechanism, the coil, the iron core and the empty box form a temperature sensing mechanism, the coil is internally embedded with the iron core capable of moving up and down, the coil and the iron core form a variable inductance, the circuit board III is provided with the inductance measuring circuit, when the empty box expands under heat or contracts under cold, the part of the iron core inserted into the coil is increased or reduced along with the transmission of the transmission shaft, the value of the variable inductance is increased or reduced along with the increase or reduction of the variable inductance, and the value of the variable inductance is in direct proportion to the temperature value, the temperature can be converted into the temperature by measuring the size of the variable inductance.)

配电母线接头发热监测传感器

技术领域

本发明涉及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监测传感器,属于电力监测技术领域。

背景技术

电力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的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,电力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,工作人员需要定时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可减轻值班人员的劳动强度、带有温度提示和报警音响的能够远程监测电力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、LED阵列3、冲孔4、蜂鸣器5、传动轴16、平面支架19、线圈21、腰环22、骨架23、线路板二28、蜂鸣电路29、显示电路30、铁芯32、线路板三33、电感测量电路35、载波电路37和空盒40。

LED阵列3和显示电路30构成温度提示机构,蜂鸣器5和蜂鸣电路29构成温度报警机构,线圈21、铁芯32和空盒40构成温度传感机构,面板2上设有LED阵列3和若干冲孔4,冲孔4的背面且在面板2内壁上设有蜂鸣器5,线路板二28上设有蜂鸣电路29和显示电路30,壳体1顶部与平面支架19之间设有骨架23,骨架23腰部设有腰环22,腰环22将骨架23分割成上下两部分,骨架23的下半部分绕有线圈21,骨架23及线圈21内嵌有可上下移动的圆柱状铁芯32且铁芯32与骨架23内管之间留有小的间隙,线圈21和铁芯32构成可变电感,线路板三33上设有电感测量电路35,线圈21的两端通过导线与电感测量电路35的输入端连接,电感测量电路35的输出分为三路,分别与蜂鸣电路29、显示电路30和载波电路37的输入端连接,壳体1底部且在壳体1内设有空盒40,空盒40顶部通过传动轴16与铁芯32底部连接,空盒40受热膨胀或遇冷收缩时,通过传动轴16的传动,铁芯32插入线圈21内的部分随之增多或减少,可变电感的值随之增加或减小,可变电感的值与温度值成正比关系,通过测量可变电感的大小可换算成温度的高低。

蜂鸣电路29包括变调电路和驱动电路,变调电路的输出端与驱动电路的输入端连接,驱动电路的输出端与蜂鸣器5连接,变调电路有一阀值,当母线接头温度小于100℃时,蜂鸣器5为静音,母线接头温度超过100℃时,蜂鸣器5开始报警且进行变调,即温度越高音调越高,声音越尖。

载波电路37包括传感信号调制电路、条码存储器和条码信号调制电路,载波电路37的输出端通过导线与载波线圈11连接,传感信号调制电路的输出信号为载波信号一,用于传输温度信息,条码信号调制电路的输出信号为载波信号二,用于传输条码存储器中存储的母线接头地理位置和电压相位信息,载波信号一和载波信号二采用不同的调制频率和不同的载波频段,两者均通过载波线圈11加载到母线段二13上进行传输。

本传感器需另行配置载波接收装置才能完成载波信号的异地接收、处理和显示任务,载波接收装置至少包括双路选频电路42、双路高频放大电路43、双路鉴频电路44、电源箱45、低频放大电路46、通信电路47、计算机48和显示器49,双路选频电路42用于将载波信号一和载波信号二分开,双路鉴频电路44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46放大后送至计算机48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47送至计算机48的USB口。在相关软件支撑下,计算机48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49上显示出不同地理位置不同电压相位的母线接头的全部监测结果。

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:可减轻工作人员的劳动强度、带有温度提示和音响报警,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5幅附图:

图1是本传感器的主视图,

图2是本传感器的内部结构图,

图3是LED驱动芯片的内部结构图,

图4是显示电路的电路原理图,

图5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.LED阵列,4.冲孔,5.蜂鸣器,6.母线段一,7.感应线圈,8.底脚一,9.螺丝螺母,10.底部栅格,11.载波线圈,12.底脚二,13.母线段二,14.线路板一,15.电源电路,16.传动轴,17.轴座,18.中心支架,19.平面支架,20.开口,21.线圈,22.腰环,23.骨架,24.防尘海绵,25.顶孔,26.圆台端,27.边座,28.线路板二,29.蜂鸣电路,30.显示电路,31.边肋,32.铁芯,33.线路板三,34.刀口,35.电感测量电路,36.边孔,37.载波电路,38.底盆,39.吸热片,40.空盒,41.电源线,42.双路选频电路,43.双路高频放大电路,44.双路鉴频电路,45.电源箱,46.低频放大电路,47.通信电路,48.计算机,49.显示器,B+.基准电压正,B-.基准电压负,C1.电容,C2.电容,h.间距,IC.芯片,IN.直流信号输入端,M.模式选择端,R1.电阻,R2.电阻,R3.电阻,R+.分压器正,R-.分压器负,Vi.温度信号,VR.电位器,V+.电源正,V-.电源负。

具体实施方式

1.本传感器包括壳体1、面板2、LED阵列3、冲孔4、蜂鸣器5、母线段一6、感应线圈7、底脚一8、螺丝螺母9、底部栅格10、载波线圈11、底脚二12、母线段二13、线路板一14、电源电路15、传动轴16、轴座17、中心支架18、平面支架19、开口20、线圈21、腰环22、骨架23、防尘海绵24、顶孔25、圆台端26、边座27、线路板二28、蜂鸣电路29、显示电路30、边肋31、铁芯32、线路板三33、刀口34、电感测量电路35、边孔36、载波电路37、底盆38、吸热片39和空盒40,LED阵列3和显示电路30构成温度提示机构,蜂鸣器5和蜂鸣电路29构成温度报警机构,线圈21、铁芯32和空盒40构成温度传感机构。

2.根据图1,壳体1的面板2上设有LED阵列3和若干冲孔4,冲孔4的背面且在面板2内壁上设有蜂鸣器5,壳体1下方设有带空腔的底脚一8和底脚二12,底脚一8和底脚二12的顶端均与壳体1底部连接,底脚一8内设有带硅钢片环的感应线圈7,底脚二12内设有带铁氧体环的载波线圈11,底脚一8和感应线圈7套在母线段一6外面,底脚二12和载波线圈11套在母线段二13外面,母线段一6和母线段二13均为母线,母线段一6和母线段二13通过螺丝螺母9及垫片连接形成母线接头。

3.根据图2,壳体1内且在其腰部设有水平的平面支架19,平面支架19中心设有开口20且其沿口设成台肩状,平面支架19的外边沿设为边肋31,边肋31与壳体1连接,壳体1顶部与平面支架19之间设有圆管状的骨架23,骨架23腰部设有腰环22,腰环22将骨架23分割成上下两部分,骨架23的主截面为王字形,骨架23顶部通过螺丝与壳体1顶部连接,骨架23底部嵌入开口20的台肩内,骨架23的下半部分绕有线圈21,骨架23及线圈21内嵌有可上下移动的圆柱状铁芯32且铁芯32与骨架23内管之间留有小的间隙,铁芯32的顶端和底端均设为圆台端26,线圈21和铁芯32构成可变电感。

4.骨架23一侧的壳体1内壁上设有边座27,边座27上固定有线路板二28,线路板二28上设有蜂鸣电路29和显示电路30。开口20下方设有碗形的中心支架18,中心支架18的上沿口与平面支架19连接,中心支架18底部设有轴座17,轴座17内穿有垂直的传动轴16,轴座17与传动轴16之间且在轴座17内壁上设有三条用于减小传动轴16移动时滑动摩擦力的刀口34,三条刀口34在俯视图上为∴形,三条刀口34与传动轴16之间为轻接触,传动轴16顶端与铁芯32底端连接,壳体1顶部且在骨架23上方设有顶孔25以减小铁芯32在骨架23内上下移动时的空气阻力,顶孔25内嵌有防尘海绵24。

5.壳体1底部中央设有喇叭形的底盆38且开口向下,底盆38开口处的壳体1底部设为便于气流流通的底部栅格10,底部栅格10在仰视图上为米字形加若干同心圆,底部栅格10上面设有若干吸热片39,吸热片39上方设有空盒40,空盒40底部通过吸热片39与底部栅格10连接,空盒40顶部与传动轴16底端连接,空盒40由若干个圆台面的磷铜箔组成,磷铜箔的厚度为0.15毫米,空盒40的大圆外径为45-50毫米,小圆外径为35-40毫米,内部充有空气,空盒40底部和吸热片39的内外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。母线中有大电流时,母线接头的接触电阻在螺丝螺母9处产生温度,该温度一方面依据热空气上升原理到达空盒40底部,另一方面依据热辐射原理传递给空盒40底部,在吸热片39和黑钛膜层的帮助下,空盒40被有效加热且膨胀。

6.空盒40受热膨胀或遇冷收缩时,空盒40顶面与底面之间的间距h随之增大或减小,即温度升高时间距h增大,温度降低时间距h减小,间距h与温度的高低成正比关系,通过传动轴16的传动,铁芯32插入线圈21内的部分随之增多或减少,可变电感的值随之增加或减小,可变电感的值与温度值成正比关系,通过测量可变电感的大小可换算成温度的高低。

7.空盒40两侧且在平面支架19与壳体1底部之间分别设有线路板一14和线路板三33,线路板一14上设有电源电路15,其包括整流电路、滤波电路和稳压电路,感应线圈7的两端通过导线与整流电路的交流输入端连接,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7内产生感应电动势,感应电动势使感应线圈7两端产生交流电压,经电源电路15的整流、滤波和稳压后为三块线路板提供电源,由于母线中的电流一般较大,通常为数十安培,母线外的交变磁场较强,所以感应线圈7输出的能量可为电路板提供能源。

8.线路板三33上设有电感测量电路35和载波电路37,线圈21的两端通过导线与电感测量电路35的输入端连接,电感测量电路35的输出分为三路,分别与蜂鸣电路29、显示电路30和载波电路37的输入端连接。载波电路37包括传感信号调制电路、条码存储器和条码信号调制电路,载波电路37的输出端通过导线与载波线圈11连接,传感信号调制电路的输出信号为载波信号一,用于传输温度信息,条码信号调制电路的输出信号为载波信号二,用于传输条码存储器中存储的母线接头地理位置和电压相位信息,载波信号一和载波信号二采用不同的调制频率和不同的载波频段,两者均通过载波线圈11加载到母线段二13上进行传输。

9.本传感器需另行配置载波接收装置才能完成载波信号的异地接收、处理和显示任务。根据图5,载波接收装置至少包括双路选频电路42、双路高频放大电路43、双路鉴频电路44、电源箱45、低频放大电路46、通信电路47、计算机48和显示器49,双路选频电路42用于将载波信号一和载波信号二分开,双路鉴频电路44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46放大后送至计算机48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47送至计算机48的USB口。在相关软件支撑下,计算机48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49上显示出不同地理位置不同电压相位的母线接头的全部监测结果。

10.除了异地监测母线接头的发热情况外,本传感器中的蜂鸣电路29包括变调电路和驱动电路,变调电路的输出端与驱动电路的输入端连接,驱动电路的输出端与蜂鸣器5连接,变调电路有一阀值,当母线接头温度小于100℃时,蜂鸣器5为静音,母线接头温度超过100℃时,蜂鸣器5开始报警且进行变调,即温度越高音调越高,声音越尖,以便告知现场值班电工及时处理。此外,通过面板2上的LED阵列3可得知母线接头的大致温度,根据图2,LED阵列3中LED的编号由下而上依次为LED1-LED10且具有不同的发光颜色:

LED1点亮时的发光颜色为墨绿色,用于表示母线接头温度为0-20℃,

LED2点亮时的发光颜色为草绿色,用于表示母线接头温度为30-40℃,

LED3点亮时的发光颜色为浅绿色,用于表示母线接头温度为50-60℃,

LED4点亮时的发光颜色为浅黄色,用于表示母线接头温度为70-80℃,

LED5点亮时的发光颜色为黄色,用于表示母线接头温度为90-100℃,

LED6点亮时的发光颜色为浅橙色,用于表示母线接头温度为110-120℃,

LED7点亮时的发光颜色为橙色,用于表示母线接头温度为130-140℃,

LED8点亮时的发光颜色为粉红色,用于表示母线接头温度为150-160℃,

LED9点亮时的发光颜色为红色,用于表示母线接头温度为170-180℃,

LED10点亮时的发光颜色为紫红色,用于表示母线接头温度为190-200℃。

11.根据图3-4,显示电路30中的电阻R1与电位器VR组成分压电路,电位器VR用于调整温度信号Vi的输出幅度,使其为0-1.2V,电容C1用于滤除杂波,经分压和滤波的温度信号送至芯片IC的第⑤脚即直流信号输入端IN,芯片IC的十个输出端分别通过导线与LED阵列3中的十个LED的负极连接,十个LED的正极互连后通过导线与电源正V+连接,电阻R2用于调整温度值的显示范围,电阻R3为用于调整LED的发光亮度,模式选择MODE设置为“点状”模式,电阻R1为5.1K,电位器VR为5.6K,电容C1为2.2μ,电阻R2为2.4K,电阻R3为1.1K,芯片IC的型号为LM3914。

12.母线接头的接触电阻主要来自于母线表面的氧化层,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在大电流时不可忽视,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,这是电力配电间的常见现象,也是电工们的头痛问题。

13.由于母线接头在大电流时的温度一般较高,所以传感器需要通过底脚一8和底脚二12抬高,壳体1底部离母线顶边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,可通过标准温度计测量出两者的温差,在计算机48的软件中设置偏移量,以便在显示器49上显示出母线接头发热温度的正确值。

14.所述的可减轻工作人员劳动强度是指可减少人员在配电房的巡检时间。边孔36用于传感器内部零部件的散热,铁芯32的材质为镍锌或锰锌铁氧体。

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