基于无线供电技术的环网柜电缆头在线测温装置的制作方法

本实用新型涉及电力电缆线路在线监测技术领域，具体涉及一种基于无线供电技术的环网柜电缆头在线测温装置。

背景技术：

随着城市环境市容的不断提升，原来的城网架空线路大多数都已进行了电缆入地改造，而电缆线路上的环网柜、分接箱等主要设备经常由于施工工艺不良、设备老化、重过载等原因引起电缆头发热，如果持续发热时间较长、温度较高，就会造成设备性能急剧恶化，甚至导致设备烧损，引起大面积停电事故，严重影响了城市供电可靠性。

高压电缆由于电压较高，比低压电缆结构复杂的多，高压电缆由导体、主绝缘、半导体、铜屏蔽、内护套、钢铠、外护套组成，高压电缆通过肘型电缆头与环网柜、电缆分接箱内部的母线或开关设备连接，肘型头外部由绝缘材料构成，一般为带电可触摸型。按照设计规程，10kV高压带电部位在柜内与外壳最小安全距离为大于12cm，因此肘型头上面不允许有导体材料与设备外壳或与其它电器部位有连接。实际工作中，为确保人员人身安全，环网开关柜的后门在带电状态下有闭锁状置，是不能被打开的。测温检测装置一但安装，必须在全部停电时才能拆下来更换或维修，为更换测温检测装置造成用户停电对供电部门和用户来说有些得不偿失，也是电力安全规程和供用电条例不允许的。针对电缆头测温这一课题，国内已有厂家和研究机构针推出了几款在线监测装置，如嵌入在肘型头内部的无线测温装置、安装在电缆头表面的腕带式测温装置、红外测温装置、光纤测温装置等。但普遍存在两方面问题，一是造价高昂，二是需要定期更换电池，尤其是定期更换电池方式，由于安装时间不同，需要专门人员做台帐记录，有专人管理才能确保装置有效。

在申请公布号CN 104483032 A一种环网柜电缆头温度在线监测装置及测温方法，属于电力技术领域，具体涉及一种电缆头测温装置。在环网柜的进线电缆头和出线电缆头安装A、B、C 三相的数字温度传感器，作为温度采集模块；在环网柜正面面板上安装具有Zigbee 无线传输功能的2.4GHz高性能射频收发器，作为无线收发器；在环网柜内设置单片机作为控制模块；控制模块单片机通过RS485 接口、信号线与DTU 相连，随后通过通信传输模块与主站前置机连接，由主站前置机呈现各个电缆头的温度信息；但是其结构复杂且不能实现在安全距离外进行检测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种基于无线供电技术的环网柜电缆头在线测温装置，能够实现较远距离的测试，且不用设置电源，并能检测较多的温度点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

基于无线供电技术的环网柜电缆头在线测温装置，包括设置在开关柜内的三个电缆头上的温度测量模块，设置在所述开关柜的柜门上温度接收模块；

所述温度测量模块包括接收线圈单元，与所述接收线圈单元相连接的全波整流单元，与所述全波整流单元信号互联的带AD检测的单片机，与所述带AD检测的单片机第一端信号互联的温敏电阻，以及设置在所述带AD检测的单片机第二端且与所述接收线圈单元信号互联的数据调制单元；

所述温度接收模块包括温度接收端收发单元，与所述温度接收端收发单元第一端信号互联的天线驱动单元，与所述天线驱动单元第一端信号互联的分频模块，与所述天线驱动单元第二端信号互联的控制单片机，所述温度接收端收发单元信号互联的滤波电容，与所述滤波电容信号互联的解调器，与所述解调器信号互联的检波器，与所述检波器信号互联的整形电路，所述整形电路与所述控制单片机信号互联。

所述分频模块包括与所述天线驱动单元信号互联的分频器，与所述分频器信号互联的基准振荡器。

所述控制单片机上还连接有输入出入端口、报警器和温度显示器。

所述接收线圈由多匝空心线圈和谐振电容组成。

所述温度接收模块设置在所述柜门上横向伸缩杆，设置在所述柜门上且与所述温度接收模块相配合的三个行程开关，所述行程开关与三个所述温度测量模块一一对应。

本实用新型针对现有技术中能够实现较远距离的测试，且不用设置电源，并能检测较多的温度点；通过设置在开关柜内的三个电缆头上的温度测量模块，与设置在所述开关柜的柜门上温度接收模块；通过温度接收模块向温度测量模块发出电磁信号，从而触发对接头的温度检测，且本实用新型利用非接触式ID卡读取数据的原理，特别是借鉴了非接触式ID卡无线供电的原理，与常规非接触式ID卡读写装置不同的是发射线圈直径较大，通信距离较远；非接触式ID卡内存储的是10位固定卡号，而本实用新型是将原来的10位卡号的存储空间改变为可以存储变化温度数据的存储空间，温度数据通过原非接触式ID卡传输方式发送至接收端，接收端将收到的数据还原成温度数据供本地装置进行温度显示，另外可通过有线、无线方式远行远程传输，达到运行人员不到设备现场，即能获取设备温度数据。

另外，由于原非接触式ID卡由10位地址组成，而温度信号不考虑太高分辨率，分辨率为1摄氏度时，从负50摄氏度至正150摄氏度，只用到200以内数字表达即可，如分辨率为0.5摄氏度，则只用到200以内数字表达即可，如：用0代表负50摄氏度，则负45.5摄氏度用1表示，负45摄氏度用数值2表示，依此类推。剩余数据位可用来表示设备编号和监测温度的相序号（ABC）即可。

另外，采用的温度测量模块，其中接收线圈单元采用多匝空心线圈加谐振电容组成，以便于很好地接收放大发送端发射的125kHZ信号，收到信号后整流电路对信号进行整流滤波，然后送至储能电容储存能量。当获取的能量足以启动温度检测电路时，检测电路工作；并且本实用新型中采用的温敏电阻，即，RT，能够在温度变化时引起RT阻值的变化，从而引起RT上端分压比的变化，用带AD（模数转换）的单片机检测这一变化的电压，将温度引起的电压变化反映成内部存储器数值的变化，然后将该数值调制在由单片机PWM输出生成的125kHZ发射信号上，并经过接收线圈单元进行发射；且由于是进行ABC三相检测，因此可以通过不同的发射延迟和不同地址码来实现三相温度信号的发射。如：在三相都储能获电后A相先发射数据，B相延迟1秒后再发射数据，C相延迟2秒后发射数据，实现同一频率三相都能采集，且采用的温度接收模块能够进行横行移动，实现间歇测试。

另外，温度接收模块需要接收温度数据时，先由分频器进对基准振荡频率器发出的信号进行分频，以便获得比基准频率更高的125kHZ信号，然后控制单片机控制天线驱动单元，即，天线驱动电路，并由线圈发射经功率放大后生成125kHZ载波信号，在温度测量模块的线圈收发单元收到信号后，储能电路开始储存后续工作用的电能；然后温度接收模块停止发送载波信号，开始接收温度测量模块发出的经过数据调制且包含有温度数据的125kHZ信号。经过滤波、解调、检波、整形，还原出测量端发出的实际数据信号，经过单片机译码、纠错处理，送至本地显示器显示温度信号和进行灯光、语音报警提示，还可通过远程传输接口，按照电力系统远动通信协议进行远程数据传输。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是本实用新型温度测量模块的结构示意图；

图3是本实用新型温度接收模块的结构示意图；

图4是本实用新型横向伸缩杆处的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1-4，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

基于无线供电技术的环网柜电缆头在线测温装置，包括设置在开关柜内的三个电缆头1上的温度测量模块2，设置在所述开关柜的柜门4上温度接收模块3；

所述温度测量模块2包括接收线圈单元21，与所述接收线圈单元21相连接的全波整流单元22，与所述全波整流单元22信号互联的带AD检测的单片机23，与所述带AD检测的单片机23第一端信号互联的温敏电阻24，以及设置在所述带AD检测的单片机23第二端且与所述接收线圈单元21信号互联的数据调制单元25；

所述温度接收模块3包括温度接收端收发单元31，与所述温度接收端收发单元31第一端信号互联的天线驱动单元32，与所述天线驱动单元32第一端信号互联的分频模块，与所述天线驱动单元32第二端信号互联的控制单片机34，所述温度接收端收发单元31信号互联的滤波电容41，与所述滤波电容41信号互联的解调器40，与所述解调器40信号互联的检波器39，与所述检波器39信号互联的整形电路38，所述整形电路38与所述控制单片机34信号互联。

所述分频模块包括与所述天线驱动单元32信号互联的分频器33，与所述分频器信号互联的基准振荡器35。

该实施例中采用的电缆头为电缆肘型头，其由外部绝缘橡胶材料和内部接线鼻子及导电螺栓组成，考虑到安全问题和使用的简易性，本装置温度测量部分安装在电缆肘型头外壳体上，所以测量出来的温度不是内导电体的实际温度，而是经绝缘材料以热传导方式传到绝缘材料外部的温度，此温度由于受柜内空气对流影响，比内导体温度要低，但由于ABC三个相位电缆头所用材料一样，所以只用加上一个固定温度系数即可反映出电缆头内导体实际温度，来进行间接测温。还可通过三相对比法来判断电缆头温度是否正常，如：材料一样、安装工艺一样、三相负载平衡，正常时三相温度一定相同，如果检测到三相温度有明显差异，就可能存在安装工艺不良、三相负载不平衡等异常缺陷。运行人员通过以上温度数据的变化，来掌握环网柜、电缆分接箱的运行情况。出现温度异常可以立即进行缺陷整改，避免因电缆头温度过高，导致事故扩大设备损坏，引起大面积停电事件。

实施例二

其与实施例一的区别在于：所述控制单片机34上还连接有输入出入端口36、报警器和温度显示器37。

所述接收线圈单元21由多匝空心线圈和谐振电容组成。

所述温度接收模块设置在所述柜门4上横向伸缩杆5，设置在所述柜门4上且与所述温度接收模块3相配合的三个行程开关6，所述行程开关6与三个所述温度测量模块2一一对应。

该实施例中采用的温度接收端收发单元结构与接收线圈单元的结构相同，且该实施例中采用温度测量模块的直径不大于7CM，厚度小于1CM，用粘性材料安装在环网柜或电缆分接箱肘型电缆头的外部，温度接收模块安装在与温度测量模块正对应的环网柜或电缆分接箱背面15CM以外，以保证在能可靠通信情况下的安全工作距离。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。