专利名称：一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于电力技术领域，特别是关于一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置及系统。
背景技术：
近年来，发展智能电网已经上升到国家战略层面，成为国家经济发展和能源政策的重要组成部分。智能电网在配用电领域的建设目标要求我们能提供高效、可靠的、可通信和网络化的智能化电器设备。断路器作为电力系统中最重要的控制元件，其智能化的基础是元器件、主要机构的高可靠性。断路器的市场需求巨大，例如我国目前年需求框架断路器约60万台套、塑壳断路器约2400万台套，若其中的50%需要升级为改进型的，就需要有1000多万台智能型框架断路器。因此，不仅在技术上，而且在市场需求上，本项目都有着深刻的意义和应用前景，对当前我国智能电网建设也起着很大的推动和促进作用。电力变电站发生事故的原因中有相当部分与过热有关，之一就是高压断路器触点温度过高。由于断路器的触点处于高电位，每相对地和不同相之间都存在很高的电压，所以断路器的触点的温度检测一直是电力系统的一个难题。国内有对于触点温度测量方面的研究，例如王进应用温度传感器对触点焊接进行了监测；东南大学的吴乐南正研究高压开关触点温度的在线监测；西安和其光电科技有限公司正研究一种应用于开关柜触点温度在线监测的荧光光纤温度传感器。国际上一些著名大公司目前正纷纷推出“可通信”的智能型低压断路器，例如西门子公司推出的断路器SENTRON WL/VL的技术性能比以前产品有了很大提高，尤其在网络连接方面，具有Prof ibus2DP、Cubicle BUS、以太网、RS-232C等多种总线接口，为实现网络化测控提供了便利；施耐德公司的Masterpct系列断路器支持Modbus和BatiBUS总线，同时还提供了用于连接Profibus和以太网的外置网络模块。对于断路器触点温度测量信号的通讯，通常如果利用RS485，最大无中继传输距离是1200米，超过1200米时，需要加中继器(最多8个)再生信号，以实现远程通信。但是负载RS485设备多、线径过细、转换器品质不良、设备防雷保护复杂等因素都会降低通信效果。
实用新型内容为了解决现有技术中断路器触头温度信号传送不便的问题，提出了一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置及系统。本实用新型提供了一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置，包括，温度传感器，单片机，载波模块，所述温度传感器监测断路器触头的温度，所述单片机将温度信号转换为数字信号传送给所述载波模块，所述载波模块将数字形式的温度信号耦合到电力线上，通过所述电力线传送出去。[0012]根据本实用新型实施例所述装置的一个进一步的方面，所述单片机还包括放大电路、滤波电路、整形电路和AD转换电路，所述放大电路将温度信号放大，传送给所述滤波电路进行滤波，所述滤波电路将温度信号传送给整形电路进行温度信号的整形，所述AD转换电路将所述温度信号转换为数字信号。根据本实用新型实施例所述装置的再一个进一步的方面，所述载波模块进一步包括，载波调制解调芯片，滤波限幅电路和耦合电路，所述载波调制芯片与所述滤波限幅电路相连接，所述滤波限幅电路与所述耦合电路相连接。根据本实用新型实施例所述装置的另一个进一步的方面，所述耦合电路通过相线-地线的连接方式与电力线路相连接。本实用新型的实施例还提供了一种断路器触头温度监控系统，包括，多个如上所述的监控装置，电力线，监控终端；所述监控装置获取断路器触头的温度信号，以载波通信的方式通过电力线将温度信号传送给监控终端。根据本实用新型实施例所述系统的一个进一步的方面，所述监控终端进一步包括载波模块，数据处理单元，数据存储单元，显示单元，所述载波模块与所述数据处理单元相连接，所述数据存储单元与所述数据处理单元相连接，所述数据处理单元与所述显示单元相连接。根据本实用新型实施例所述系统的再一个进一步的方面，所述监控终端的载波模块进一步包括耦合电路，滤波限幅电路，载波调制解调芯片，所述耦合电路与电力线相连接，所述滤波限幅电路与所述耦合电路相连接，所述滤波限幅电路与载波调制解调芯片相连接。根据本实用新型实施例所述系统的另一个进一步的方面，所述监控装置的耦合电路和监控终端的耦合电路均通过相线-地线的连接方式与电力线路相连接。通过本实用新型的实施例，可以通过电力载波的方式将断路器触点的温度信息实时的传出，方便监测断路器状态，维护电网的安全运行，并且通过使用电力载波的方式传递信号可以使得通信成本低廉，并且相对更加可靠。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I所示为本实用新型实施例的一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置的结构示意图图2所示为本实用新型一种监控终端的硬件组成示意图；图3所示为本实用新型实施例一种断路器触头温度监控系统的结构示意图；图4所示为本实用新型实施例线-地耦合电路的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图I所示为本实用新型实施例的一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置的机构示意图。包括温度传感器101，单片机102，载波模块103。所述温度传感器101监测断路器触头的温度，所述单片机102将温度信号转换为数字信号传送给所述载波模块103，所述载波模块103将数字形式的温度信号耦合到电力线上，通过所述电力线传送出去。 所述单片机102还包括放大电路1021、滤波电路1022、整形电路1023和AD转换电路1024，所述放大电路1021将温度信号放大，传送给所述滤波电路1022进行滤波，所述滤波电路1022将温度信号传送给整形电路1023进行温度信号的整形，所述AD转换电路1024将所述温度信号转换为数字信号。所述载波模块103进一步包括，载波调制解调芯片1031，滤波限幅电路1032和耦合电路1033，所述载波调制芯片1031与所述滤波限幅电路1032相连接，所述滤波限幅电路1032与所述耦合电路1033相连接，其中载波调制解调芯片1031将温度信号进行调制，所述滤波限幅电路1032消除电力线上周期出现的对温度信号造成干扰的脉冲，所述耦合电路1033将温度信号耦合到所述电力线上。上述耦合电路1033通过相线-地线的连接方式与电力线路相连接，其中这种相线-地线的连接方式是一种电力载波信号损失较小的方式，因此本实用新型的方案中优选这种连接方式。根据上述实施例，可以通过电力载波的方式将断路器触点的温度信息实时的传出，方便监测断路器状态，维护电网的安全运行，并且通过使用电力载波的方式传递信号可以使得通信成本低廉，并且相对更加可靠。如图2所示为本实用新型一种监控终端的结构示意图。包括载波模块201，数据处理单元202，数据存储单元203，显示单元204，数据采集单元205。所述载波模块201与所述数据处理单元202相连接，所述数据存储单元203与所述数据处理单元202相连接，所述显示单元204和数据采集单元205分别与所述数据处理单元202相连接。所述载波模块201从电力线中获取基于载波通信的断路器触头温度监控装置发送过来的温度信号，将所述温度信号传送给数据处理单元202，数据处理单元202可以将温度信号存储于数据存储单元203中，通过显示单元204将温度信号显示在屏幕上，并且还可以根据存储于存储单元203中的温度信号进行历史比较等统计计算，显示在显示单元204上。所述数据采集单元205通过声、光、电等传感器获取环境信息，将所述环境信息传送给所述数据处理单元202。如图3所示为本实用新型实施例一种断路器触头温度监控系统的结构示意图。[0041]包括多个如图I所示的监控装置301，电力线302，监控终端303。所述监控装置301获取断路器触头的温度信号，以载波通信的方式通过电力线302将温度信号传送给监控终端303。所述监控终端303进一步包括载波模块3031，数据处理单元3032，数据存储单元3033，显示单元3034，所述载波模块3031与所述数据处理单元3032相连接，所述数据存储单元3033与所述数据处理单元3032相连接，所述数据处理单元3032与所述显示单元3034相连接。所述载波模块3031从电力线302中获取监控装置301发送过来的温度信号，将所述温度信号传送给数据处理单元3032，数据处理单元3032可以将温度信号存储于数据存储单元3033中，通过显示单元3034将温度信号显示在屏幕上，并且还可以根据存储于存储单元3033中的温度信号进行历史比较等统计计算，显示在显示单元3034上。所述监控终端303的载波模块3031进一步包括耦合电路30311，滤波限幅电路30312，载波调制解调芯片30313，所述耦合电路30311与电力线302相连接，所述滤波限幅电路30312与所述耦合电路30311相连接，所述滤波限幅电路30312与载波调制解调芯片30313相连接；所述耦合电路30311获取电力线上耦合的温度信号，所述滤波限幅电路30312消除电力线上周期出现的对温度信号造成干扰的脉冲，所述载波调制解调芯片30313对所述温度信号进行解调。上述监控装置的耦合电路和监控终端的耦合电路30311均通过相线-地线的连接方式与电力线302路相连接，其中这种相线-地线的连接方式是一种电力载波信号损失较小的方式，因此本实用新型的方案中优选这种连接方式。根据上述实施例，可以通过电力载波的方式将断路器触点的温度信息实时的传出，方便监测断路器状态，维护电网的安全运行，并且通过使用电力载波的方式传递信号可以使得通信成本低廉，并且相对更加可靠。为了实现强电侧与温度传感器、载波模块等组成的弱电侧的物理分离，导通高频信号并且阻断工频电网电信号，实现阻抗匹配，发送数据时，信号经过功率放大滤波后传送到耦合电路，再经耦合电路耦合到电力线上。接收控制指令时，电力线的扩频调制信号经耦合电路接入。耦合电路进一步包括耦合线圈和相应的电容，其中电容用于滤除工频信号和低频干扰。在本实用新型的耦合方式中，可以采用线-地藕合方式，其中线是相线，地指地线，或者还可以采用线-中线藕合方式，其中线是相线，中线指中性线，所述线-地藕合方式相比于线-中线藕合方式，电力载波信号少损失十几dB。如图4所示为本实用新型实施例线-地耦合电路的结构示意图，在该图中包括母线、阻波器、相线，耦合电容器、滤波器、高频电缆，与所述高频电缆连接的还包括滤波限幅电路和载波调制解调芯片。其中，阻波器用于隔离强电侧与温度传感器、载波模块等组成的弱电侧。目前使用的工频交流电有50Hz，周期为20ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的IOOHz的脉冲干扰，干扰时间约2ms。上述的滤波限幅电路可以解决这种频率固定干扰，可以采用并联二极管、双向瞬变电压抑制二极管、电容和电感来组成一个合适的并联谐振回路构成滤波限幅电路，所述滤波限幅电路可以采用现有技术中的电路，在本实用新型中不再赘述。[0051]本实用新型中的载波调制解调芯片可以采用扩频技术的载波调制解调芯片，电力线环境是一种恶劣的信道环境，多径的电力线网络上存在大量噪声，负载多，配置情况复杂，而且负载工作状态在变化，导致电力线传输特性是时变的。电力线不是专用的通信媒质，它的主要功能是电力传输，其设计不可能兼顾高频通信的技术要求。这主要体现在电力线线路阻抗小，变化大，信号衰减强，干扰大且时变性大，存在着多径时延等。因此要在电力线上可靠传送数据，必须采用载波调制技术。但是以往采用的窄带通信技术，如FSK，PSK等存在数据传输速率低、误码率高等缺陷，因而其应用受到极大限制。为了更好的满足通信速率及可靠性方面的要求，基于扩频技术的电力线载波数据通信技术得到了长足的发展。扩频通信作为重要的通信手段之一，具有许多窄带通信所不具备的优良胜能，如抗干扰性强、误码率低、抗多径衰落等优点。通过上述实施例，可以通过电力载波的方式将断路器触点的温度信息实时的传出，方便监测断路器状态，维护电网的安全运行，并且通过使用电力载波的方式传递信号可以使得通信成本低廉，并且相对更加可靠。以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置，其特征在于包括， 温度传感器，单片机，载波模块， 所述温度传感器监测断路器触头的温度，所述单片机将温度信号转换为数字信号传送给所述载波模块，所述载波模块将数字形式的温度信号耦合到电力线上，通过所述电力线传送出去。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述单片机还包括放大电路、滤波电路、整形电路和AD转换电路，所述放大电路将温度信号放大，传送给所述滤波电路进行滤波，所述滤波电路将温度信号传送给整形电路进行温度信号的整形，所述AD转换电路将所述温度信号转换为数字信号。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述载波模块进一步包括，载波调制解调芯片，滤波限幅电路和耦合电路，所述载波调制芯片与所述滤波限幅电路相连接，所述滤波 限幅电路与所述耦合电路相连接。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述耦合电路通过相线-地线的连接方式与电力线路相连接。
5.一种断路器触头温度监控系统，其特征在于包括， 多个如权利要求1-4任意一项所述的监控装置，电力线，监控终端； 所述监控装置获取断路器触头的温度信号，以载波通信的方式通过电力线将温度信号传送给监控终端。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述监控终端进一步包括载波模块，数据处理单元，数据存储单元，显示单元，所述载波模块与所述数据处理单元相连接，所述数据存储单元与所述数据处理单元相连接,所述数据处理单元与所述显示单元相连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述监控终端的载波模块进一步包括耦合电路，滤波限幅电路，载波调制解调芯片，所述耦合电路与电力线相连接，所述滤波限幅电路与所述耦合电路相连接，所述滤波限幅电路与载波调制解调芯片相连接。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述监控装置的耦合电路和监控终端的耦合电路均通过相线-地线的连接方式与电力线路相连接。
专利摘要本实用新型有关于电力技术领域，特别是关于一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置及系统，其中装置包括温度传感器监测断路器触头的温度，单片机将温度信号转换为数字信号传送给所述载波模块，载波模块将数字形式的温度信号耦合到电力线上，通过所述电力线传送出去。通过本实用新型的实施例，可以通过电力载波的方式将断路器触点的温度信息实时的传出，方便监测断路器状态，维护电网的安全运行，并且通过使用电力载波的方式传递信号可以使得通信成本低廉，并且相对更加可靠。
文档编号G01K13/00GK202770558SQ201220383969
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者葛乐矣, 易平, 陈立民, 张重乐, 闵伟, 周云祥, 李健翔, 江鹏, 郭彦峰 申请人:北京电研华源电力技术有限公司, 国家电网公司