专利名称：一种断路器智能测温测电流触臂及其分析系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及断路器在线监测领域，更具体的说涉及一种用于监测断路器主回路温度和电流的触臂及其分析系统。
背景技术：
断路器是保证输配电系统安全可靠运行的关键部件之一，断路器正常工作与否关系着电力系统的稳定性，因此确保断路器可靠运行尤其重要。断路器故障及事故中，主回路温升过高弓I起的问题占据着一定比例。断路器主回路温度过高或异常，主要是由于动静触头接触不良，接触电阻增大，造成回路温度异常。若未能及时获知此变化，继续运行，会进一步加剧发热和氧化，产生恶性循环，出现诸如触指熔化脱落、触头烧毁、绝缘材料恶化等现象，最后甚至会起火而引发事故，严重地造成开关爆炸等恶性事故。目前，主要是通过以下几种手段直接或间接检测主回路温升变色片、红外线成像及测温技术、通过金属导线埋设温度传感器测温以及光纤测温。长期以来，由于断路器的主回路(主要为触臂和触头)一直处于高电位环境，在直接测量条件下一般无法解决高压绝缘、高低电位下电气隔离等各类问题，使得断路器主回路的温度在线监测一直是一个难题。随着技术的进步，市场上已经出现了部分对断路器主回路测温的产品，但是其仍存在一些弊端，比如一、只是单一地对温度进行测量，无法实时了解触臂通过电流的变化，无法实际地反映温升和电流大小的关系，进行跟踪和判断分析；二、取得的数据仅在开关柜低压室的显示屏上得以显示，部分位移偏远的地区，由于有限网络无法到达，故温度数据无法及时传输至位于远程的控制中心，维护人员无法及时了解位于开关柜内部的断路器主回路温度变化，从而造成控制和维护检修不便的问题；三、对于市面上用于电力方面的短距离无线测温产品，无线信号易受断路器运行时产生的电磁干扰的影响，尤其是在电压波动和断路器合分过程中。同时其发射距离和速率太低，无法及时同步于断路器主回路的温升变化。有鉴于此，本发明人针对现有断路器在线监测技术中的上述缺陷深入研究，遂有
本案产生。
实用新型内容本实用新型的第一目的在于提供一种断路器智能测温测电流触臂，其能测量高电压环境下断路器主回路的温度和电流，以解决现有技术中只能单一地对温度进行测量而具有监测信息不够确切的问题。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是一种断路器智能测温测电流触臂，包括触臂本体，其中，该智能测温测电流触臂还包括感应取电模块、温度传感器、电流测量线圈、信号调理模块、数据处理模块以及第一无线通信模块，该感应取电模块感应获取电流并提供电源；该温度传感器嵌入设置在触臂本体内而检测触臂同触头接触区域的温度；该电流测量线圈嵌套在触臂本体上而测量通过触臂的电流；该电流测量线圈通过信号调理模块而与数据处理模块相连，该温度传感器与数据处理模块相连，该数据处理模块还与第一无线通信模块相连。进一步，该电流测量线圈为测量范围为0-5000A的罗氏线圈。进一步，该感应取电模块包括电流互感器和电源保护电路，该电源保护电路与电流互感器相连。进一步，该温度传感器为数字型温度传感器。本实用新型的第二目的在于提供一种断路器智能分析系统，其不仅能实现在高电压下温度和电流的直接测量，还能实现数据的传输、报警和监测。为了达到上述目的，该断路器智能分析系统，包括前述测温测电流触臂以及位于断路器外部的无线终端。该无线终端，包括第二无线通信模块、数据处理单元、数据存储单元、人机界面以及报警输出单元，该数据处理单元与第二无线通信模块、数据存储单元、人机界面和报警输出单元均相连，该第二无线通信模块与至少一个第一无线通信模块通信并将得到的温度数据和电流数据传输至数据处理单元。进一步，该断路器智能分析系统还包括中心分析站，该无线终端还包括与数据处
理单元相连的数据转发单元，该数据转发单元还设置可与中心分析站相互通信的通信接 □。进一步，该通信接口包括RS-232、RS485、USB、以太网和移动数据网。进一步，该中心分析站采用SCADA系统，该SCADA系统具有Web形式的可视监控界面。采用上述结构后，本实用新型涉及的一种断路器智能测温测电流触臂及其分析系统，其至少具有如下功效一、该感应取电模块能自行获得电源并供给至温度传感器和第一无线通信模块， 从而使得该智能测温测电流触臂能实现自行供电，避免了高温高压情况下对电池工作的影响，并具有能长期工作的功效；二、该温度传感器获取温度数据，该电流测量线圈则获取电流数据，并经过数据处理模块处理后而由第一无线通信模块传输出去，由于采用无线通信的方式，故能避免断路器高低压侧之间高电压差带来的相应问题，从而具有测量准确的功效；三、该无线终端接收并处理温度数据和电流数据后，会将相应数据显示在人机界面上而供管理人员查看，并同时将数据存储起来而成为历史数据；另外该数据处理单元还会根据通过触臂电流的大小和温升综合判断断路器的运行状态，如果存在异常则报警输出单元发出报警信号。
图1为本实用新型涉及一种断路器智能测温测电流触臂较佳实施例的结构框图；图2为图1中感应取电模块的内部结构框图；图3为本实用新型涉及一种断路器智能分析系统的结构示意图；[0029]图4为图3中无线终端的结构框图。图中智能分析系统100测温测电流触臂10感应取电模块11电流互感器111电源保护电路112温度传感器12电流测量线圈13信号调理模块14数据处理模块15第一无线通信模块16无线终端20第二无线通信模块21数据处理单元22数据存储单元23人机界面24报警输出单元25数据转发单元26中心分析站30。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。如图1所示，其示出的为本实用新型涉及的一种断路器智能测温测电流触臂10， 包括触臂本体(图中未示出)、感应取电模块11、温度传感器12、电流测量线圈13、信号调理模块14、数据处理模块15以及第一无线通信模块16。该感应取电模块11，感应获取电流并供给智能测温测电流触臂10的其它部件，比如具体供给至温度传感器12、数据处理模块15和第一无线通信模块16 ；具体的，如图2所示，该感应取电模块11包括电流互感器111和电源保护电路112，该电源保护电路112与电流互感器111相连；该电源保护电路112用于防止和抑制过电压、过电流等浪涌现象；通过该感应取电模块11，本实用新型涉及的智能测温测电流触臂10能实现自行供电，避免了高温高压情况下对电池工作的影响，解决了高电压情况下，对电子线路独立供电的问题，从而具有能长期工作的功效。该温度传感器12，嵌入设置在触臂本体内，从而检测触臂同触头接触区域的温度； 具体的，该温度传感器12优选为数字型温度传感器12，从而省去了大量的外围电路，极大地减小了线路板空间，同时数字信号的输出，也避免了断路器正常运行时，高温和电磁干扰对直接采集测量模拟温度信号的干扰；该温度传感器12直接与数据处理模块15相连，并将得到的温度数据传输给数据处理模块15处理。该电流测量线圈13，嵌套在触臂本体上，从而测量通过触臂的电流；具体的，该电流测量线圈13选用测量范围为0-5000A的罗氏线圈；该电流测量线圈13通过信号调理模块14前端处理后，而与数据处理模块15相连，而完成将电流数据传输至数据处理模块15 处理；该第一无线通信模块16，与数据处理模块15相连，而将经由数据处理模块15处理的温度数据和电流数据采用无线传输的方式传输出去；具体的，该第一无线通信模块16基于2. 4GHz的无线技术，其具有自动调频能力，并在板上集成天线，该第一无线通信模块16发射功率低，不会对其他电子设备的运行造成干扰，且开关设备正常运行时可以进行可靠的通信，由此，其无需利用任何电缆和光纤等有线连接，从而解决了高电位和低电位直接的通信问题，同时避免了爬电等绝缘问题，从而大大提高测量的准确性。在整个智能测温测电流触臂10组装完成后，由于触臂本体与现有技术中触臂结构基本相同，故其安装方式与现有完全相同，故不进行详细描述。另外，该触臂本体上还标注有全球唯一的ID号，从而具有利于维护识别的功效。如图3和图4所示，其为本实用新型涉及的一种断路器智能分析系统100，该智能分析系统100包括前述测温测电流触臂10以及位于断路器外部的无线终端20。由于测温测电流触臂10在上文已经得到充分描述，故将不对测温测电流触臂10内部结构进行再次描述，下面则对无线终端20及无线终端20与测温测电流触臂10之间的作用关系进行详细描述如图4所示，该无线终端20包括第二无线通信模块21、数据处理单元22、数据存储单元23、人机界面M以及报警输出单元25。该数据处理单元22与第二无线通信模块21、数据存储单元23、人机界面M和报警输出单元25均相连，该第二无线通信模块21与至少一个第一无线通信模块16通信并将得到的温度数据和电流数据传输至数据处理单元22。该数据处理单元22将温度数据和电流数据实时进行处理并比对，其一方面通过人机界面M将数据实时显示，并通过数据存储单元23作为历史数据存储起来；另一方面通过对流过触臂电流的大小和温升进行综合判断，判断得出断路器的主回路有异常状况，则通过报警输出单元25报警，此时管理人员应立即进行停电检修。如图3所示，该断路器智能分析系统100还包括中心分析站30，该无线终端20还包括与数据处理单元22相连的数据转发单元沈，该数据转发单元沈还设置可与中心分析站30相互通信的通信接口，该数据转发单元沈具体亦为通信模块，该数据转发单元沈支持多种有线及无线通信网络，具体的，该通信接口包括RS_232、RS485、USB、以太网和移动数据网；该中心分析站30则采用SCADA系统，该数据转发单元沈内部可内嵌有无线数据通信模块，其可将加密数据实时传送至远程数据中心，从而解决了部分地区无有线以太网接入的问题。该SCADA系统具有Web形式的可视监控界面，如此可以实现远程在线监测断路器温升和负载电流，并进行高级分析和诊断；同时可对无线终端20、智能测温测电流触臂10 进行管理、配置和软件升级；另外还可以配备客户端软件，而可以直接与无线终端20通信而进行分析。本实用新型涉及的一种断路器智能测温测电流触臂10及其分析系统，其还可以应用于母排、电缆等感应取电测温测电流领域。上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.一种断路器智能测温测电流触臂，包括触臂本体，其特征在于，该智能测温测电流触臂还包括感应取电模块、温度传感器、电流测量线圈、信号调理模块、数据处理模块以及第一无线通信模块，该感应取电模块感应获取电流并提供电源；该温度传感器嵌入设置在触臂本体内而检测触臂本体的温度；该电流测量线圈嵌套在触臂本体上而测量通过触臂的电流；该电流测量线圈通过信号调理模块而与数据处理模块相连，该温度传感器与数据处理模块相连，该数据处理模块还与第一无线通信模块相连。
2.如权利要求1所述的一种断路器智能测温测电流触臂，其特征在于，该电流测量线圈为测量范围为0-5000A的罗氏线圈。
3.如权利要求1所述的一种断路器智能测温测电流触臂，其特征在于，该感应取电模块包括电流互感器和电源保护电路，该电源保护电路与电流互感器相连。
4.如权利要求1所述的一种断路器智能测温测电流触臂，其特征在于，该温度传感器为数字型温度传感器。
5.一种断路器智能分析系统，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的测温测电流触臂以及位于断路器外部的无线终端；该无线终端包括第二无线通信模块、数据处理单元、数据存储单元、人机界面以及报警输出单元，该数据处理单元与第二无线通信模块、 数据存储单元、人机界面和报警输出单元均相连，该第二无线通信模块与至少一个第一无线通信模块通信并将得到的温度数据和电流数据传输至数据处理单元。
6.如权利要求5所述的一种断路器智能分析系统，其特征在于，该断路器智能分析系统还包括中心分析站，该无线终端还包括与数据处理单元相连的数据转发单元，该数据转发单元还设置可与中心分析站相互通信的通信接口。
7.如权利要求6所述的一种断路器智能分析系统，其特征在于，该通信接口包括 RS-232、RS485、USB、以太网和移动数据网。
8.如权利要求6所述的一种断路器智能分析系统，其特征在于，该中心分析站采用 SCADA系统，该SCADA系统具有Web形式的可视监控界面。
专利摘要本实用新型公开一种断路器智能测温测电流触臂及其分析系统，包括触臂本体、感应取电模块、温度传感器、电流测量线圈、信号调理模块、数据处理模块和第一无线通信模块，该感应取电模块感应获取电流并提供电源；该温度传感器嵌入设置在触臂本体内而检测触臂同触头接触区域的温度；该电流测量线圈嵌套在触臂本体上而测量通过触臂的电流；该电流测量线圈通过信号调理模块而与数据处理模块相连，该温度传感器与数据处理模块相连，该数据处理模块还与第一无线通信模块相连。该分析系统则还包括供与测温测电流触臂相连并分析得到温度数据和电流数据的无线终端。本实用新型不仅能实现在高电压下温度和电流的直接测量，而且还能实现数据的传输、报警和监测。
文档编号G01R19/00GK202066606SQ20112014190
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者张健, 苏丽红, 许刚, 陈伟宏, 黄明 申请人:厦门Abb开关有限公司