本發(fā)明涉及配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

過熱是電氣設(shè)備常見的故障，配電網(wǎng)一次設(shè)備過熱的原因是多方面的。根據(jù)調(diào)查研究表明，以各類電氣接觸不良為特征的發(fā)熱故障占各類異常發(fā)熱故障的首位，以各種導體接頭為主的發(fā)熱占所有熱故障的70%以上，在各種單元式設(shè)備內(nèi)部熱故障中，電氣接觸不良的發(fā)熱也占有相當?shù)谋壤?，絕緣性發(fā)熱故障比例相對較小。配電網(wǎng)一次設(shè)備發(fā)熱問題普遍存在，潛在的危險是不容忽視的，特別是隨著負荷的增加、設(shè)備的老化，環(huán)境溫度和電氣接點溫度容易偏高，如果不及時處理可能導致著火或爆炸事故。因此，一次設(shè)備的溫度告警是非常重要的。一次設(shè)備中需要測溫的部位有：變壓器進、出線接點，高、低壓開關(guān)柜的觸頭，電纜的接頭和電纜與電氣設(shè)備的連接處，母線的接頭等。

目前紅外熱成像技術(shù)比以前有了很大的進步，但由于它是離線式的，此技術(shù)操作復雜，價格昂貴，不易普及。而且常見的中壓開關(guān)柜開關(guān)觸頭位于全封閉金屬鎧裝柜中，常規(guī)的紅外測溫無法實現(xiàn)。目前實際運行的有光纖測溫、無線測溫，但均需在開關(guān)柜的每個觸頭上使用專用的溫度傳感器、同時配合專用管理主機來實現(xiàn)溫度的實時檢測，雖然測溫可以較準確，但應用成本較高，通常需安裝于靜觸頭需母線停電，因此目前在現(xiàn)場推廣運用的并不多。

實際上，變壓器進、出線接點和高、低壓開關(guān)柜觸頭等部位的實時溫度不重要，只是要防止觸頭溫升閥值不要超過觸頭彈簧的退火溫度（通常不能超150℃），以防彈簧失去彈力，加速惡化接觸不良；也不能超過絕緣材料的承受溫度（如f級絕緣為155℃），以防絕緣失效。只要能及時發(fā)現(xiàn)并處理這些過熱缺陷，并不會對配電網(wǎng)一次設(shè)備的正常運行造成不可挽回影響，現(xiàn)場運維迫切需要一個簡單易用、經(jīng)濟可靠的智能告警“示溫蠟片”，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器進出線和開關(guān)觸頭等部位的溫度異常即后臺實時告警。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述弊端，從而提供了一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)及方法。

在第一方面，本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括塑料光纖和溫度告警裝置，所述塑料光纖纏繞設(shè)置在配電網(wǎng)一次設(shè)備中所需測溫處，其包括第一連接頭和第二連接頭，所述溫度告警裝置包括一外殼，外殼內(nèi)設(shè)有光纖發(fā)射單元、處理器、驅(qū)動單元、光敏檢測單元、a/d轉(zhuǎn)換單元和網(wǎng)絡傳輸單元，

所述驅(qū)動單元與處理器相連，用以根據(jù)處理器的控制指令驅(qū)動所述光纖發(fā)射單元發(fā)光；

所述光纖發(fā)射器與所述光纖的第一連接頭相連，用以將接收的驅(qū)動電信號轉(zhuǎn)換為光信號并傳輸至所述塑料光纖；

所述光敏檢測單元與所述光纖的第二連接頭相連，用以檢測塑料光纖傳輸過來的光的信號強度，并根據(jù)光的信號強度輸出不同的模擬電壓信號至所述a/d轉(zhuǎn)換單元；

所述a/d轉(zhuǎn)換單元與所述處理器相連，用以將光敏檢測單元發(fā)送的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號并發(fā)送至所述處理器；

所述處理器與所述網(wǎng)絡傳輸單元相連，用以控制所述驅(qū)動單元的工作，以及根據(jù)接收的電壓信號大小判斷塑料光纖的溫度值，并將超過預設(shè)溫度值的判斷結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸單元傳輸至后臺服務器。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括濾波放大單元，所述濾波放大單元包括阻容濾波電路和同相放大電路，

所述同相放大電路與所述光敏檢測單元相連，用以對光敏檢測單元輸出的電信號進行放大；

所述阻容濾波電路與所述同相放大電路和所述a/d轉(zhuǎn)換單元分別連接，用以將同相放大電路放大后的電信號進行濾波處理。

進一步地，所述驅(qū)動單元采用型號為ds75452的雙通道的串行驅(qū)動器。

進一步地，所述光敏檢測單元包括型號為mg45的光敏電阻和封裝在其外面的接口，所述接口用以連接所述光纖的第二連接頭。

進一步地，所述塑料光纖纏繞2至3周在配電網(wǎng)一次設(shè)備的變壓器進/出線接點、高/低壓開關(guān)柜的觸頭、電纜的接頭、母線的接頭和電纜與電氣設(shè)備的連接處。

進一步地，所述光纖發(fā)射單元采用hfbr-1532光纖發(fā)射器。

進一步地，所述溫度告警裝置的外殼上設(shè)有卡扣。

在第二方面，本發(fā)明還提供了一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警方法，該方法包括：

驅(qū)動光纖發(fā)射器發(fā)射光源，以向所述塑料光纖傳輸光信號，所述塑料光纖纏繞在配電網(wǎng)一次設(shè)備中所需測溫處；

接收塑料光纖反饋回的光信號，根據(jù)光信號的強度輸出對應的模擬電壓信號；

將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號；

根據(jù)數(shù)字電壓信號，判斷所述塑料光纖的溫度；

將超過預設(shè)溫度值的判斷結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸單元傳輸至后臺服務器。

進一步地，所述將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號之前還包括：將模擬電壓信號進行信號放大和濾波處理。

進一步地，所述配電網(wǎng)一次設(shè)備中所需測溫處包括：變壓器進/出線接點、高/低壓開關(guān)柜的觸頭、電纜的接頭、母線的接頭和電纜與電氣設(shè)備的連接處。

本發(fā)明利用塑料光纖絕緣性能高，芯材耐熱性能差的特點將塑料光纖纏繞在感溫點，尾端引出到溫度告警裝置。一旦測溫處溫度超過測溫處光纖的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，光纖的芯層液化后卡斷，光通道就將中斷，告警裝置即可上送超溫告警，相應申請停電進行檢修。有效避免了過熱造成的一次設(shè)備故障，避免了事故的發(fā)生，保障了配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的溫度告警系統(tǒng)與變壓器進出線的連接示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的溫度告警系統(tǒng)與開關(guān)柜開關(guān)觸頭的連接示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。需要說明的是，附圖僅為示例性說明，并未按照嚴格比例繪制，而且其中可能有為描述便利而進行的局部放大、縮小，對于公知部分結(jié)構(gòu)亦可能有一定缺省。

塑料光纖（pof）相對于傳統(tǒng)石英光纖，便宜易得，同時具有直徑大（1mm）、柔軟易彎曲、易加工連接、使用方便的特點。塑料光纖采用電氣性能良好材料如硅橡膠、三元乙丙橡膠包覆，絕緣性能高。但其芯材為高分子材料，耐熱性能較差。塑料光纖常用的通光芯材pmma（俗稱有機玻璃），其玻璃化轉(zhuǎn)化溫度是105℃，超過此溫度，pmma玻璃化后變成液態(tài)，如果在外力作用下形成卡斷點，就不能正常傳輸光。本發(fā)明則是利用塑料光纖的特性來進行配電網(wǎng)一次設(shè)備感溫點的溫度測量。

圖1為本發(fā)明提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)電路原理圖。

如圖1所示，該實施例提供了一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)電路圖。該系統(tǒng)包括塑料光纖1和溫度告警裝置2。

塑料光纖1纏繞2-3周在配電網(wǎng)一次設(shè)備中所需測溫處，如變壓器進/出線接點、高/低壓開關(guān)柜的觸頭、電纜的接頭、母線的接頭和電纜與電氣設(shè)備的連接處。塑料光纖的總長不超過3米。塑料光纖1帶有第一連接頭11和第二連接頭12，兩連接頭均為標準的sc接頭。

溫度告警裝置2包括一外殼，外殼上還可設(shè)置卡扣結(jié)構(gòu)，設(shè)置卡扣結(jié)構(gòu)的目的可方便放置告警裝置。外殼內(nèi)設(shè)有處理器21、驅(qū)動單元22、光纖發(fā)射單元23、光敏檢測單元24、a/d轉(zhuǎn)換單元25和網(wǎng)絡傳輸單元26。

驅(qū)動單元22采用ds75452的雙通道的串行驅(qū)動器，每個通道由一個與門和一個三極管構(gòu)成，第一個通道是兩路信號a1和a2的與門輸出，第二個通道是兩路信號b1和b2的與門輸出。信號輸入端a1和b2與電源vcc相連，并與電容c2串聯(lián)后接地，信號輸入端a2和b1與處理器21相連。第一個通道的信號輸出端y1(三極管的集電級）和第二個通道的信號輸出端y2（三極管的集電級）與光纖發(fā)射單元23和電阻r6相連接，第一通道的三極管發(fā)射極和第二通道的三極管發(fā)射級接地。本實施例中的驅(qū)動單元23主要用來接收處理器21發(fā)送的控制指令，提供光纖發(fā)射單元23所需要的工作電壓以驅(qū)動光纖發(fā)射單元23發(fā)光。當處理器21給出低電平信號時候，兩個與門輸出低電平，兩個三極管不導通，輸出口y1和y2被電源vcc拉為高電平，光纖發(fā)射單元23導通。反之，當處理器21給出高電平信號時候，兩個與門輸出高電平，兩個三極管導通，輸出口y1和y2被短接至地，光纖發(fā)射單元23不導通。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，本實施例中的驅(qū)動單元22還可以采取其它類型的驅(qū)動電路，如通過獨立器件mos管和非門構(gòu)成的驅(qū)動電路。

光纖發(fā)射單元23采用hfbr-1532型號的光纖發(fā)射器，其信號輸入端與驅(qū)動單元22的輸出端相連，其信號輸出端與光纖1的第一連接頭11相連，其主要用來將接收的驅(qū)動電壓信號轉(zhuǎn)換為光信號并傳輸至塑料光纖1。

光敏檢測單元24包括mg45的光敏電阻r2和封裝在其外面的接口，該接口主要用以連接光纖1的第二連接頭。光敏電阻r2一端接地，另一端與電阻相接后接入電源vcc。通過光敏電阻r2檢測塑料光纖1傳輸過來的光的信號強度，并根據(jù)光的信號強度輸出不同的模擬電壓信號至a/d轉(zhuǎn)換單元25。

a/d轉(zhuǎn)換單元25為16位a/d轉(zhuǎn)換芯片，其與處理器22相連，用以將光敏檢測單元24發(fā)送的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號并發(fā)送至處理器21。

處理器21采用msp430處理芯片，其與網(wǎng)絡傳輸單元26相連，主要用來協(xié)調(diào)控制各單元的工作及信號的處理。例如，處理器21控制驅(qū)動單元22提供光纖發(fā)射單元23所需工作電壓，以及根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換單元25發(fā)送的電壓信號大小判斷塑料光纖的溫度值，并將超過預設(shè)溫度值的判斷結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸單元26傳輸至后臺服務器，由后臺服務器進行報警指示。

網(wǎng)絡傳輸單元26與后臺服務器無線連接，其可以為gsm模塊、gprs模塊、edge模塊、cdma模塊和wcdma模塊中的任意一種。根據(jù)采用不同的無線發(fā)送模塊將處理器21輸出的報警信號以不同的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議發(fā)送至后臺服務器。

另外，由于發(fā)生的光信號在傳輸過程中會被干擾和減弱，經(jīng)過光敏檢測單元24輸出的電壓信號較原有的信號會減弱和失真，所以本發(fā)明實施例可在光敏檢測單元24和a/d轉(zhuǎn)換單元25之間增設(shè)濾波放大單元27，通過濾波放大單元27將光敏檢測單元24傳輸?shù)碾妷盒盘栠M行放大、濾波處理后再送入a/d轉(zhuǎn)換單元25。本實施例中的濾波放大單元27包括阻容濾波電路27.1和同相放大電路27.2。

同相放大電路27.2運放的同相輸入端與電阻r1相連后接入電源vcc，反相輸入端通過電阻r3接地，反相輸入端與輸出端接有反饋電阻r3，輸出端與阻容濾波電路27.1的電阻r5一端相連接，電阻r5的另一端分別電容c1的一端和a/d轉(zhuǎn)換單元25相連接，電容c1的另一端接地。本實施例中的同相放大電路27.2主要用以對光敏檢測單元輸出的電信號進行放大，阻容濾波電路27.1用以將同相放大電路27.2放大后的電信號進行濾波處理后再送入a/d轉(zhuǎn)換單元25。

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)的電路原理圖。

如圖2所示，本實施例的配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警系統(tǒng)包括光纖1和溫度告警裝置2，溫度告警裝置2包括處理器21、驅(qū)動單元22、光纖發(fā)射單元23、光敏檢測單元24、a/d轉(zhuǎn)換單元25、網(wǎng)絡傳輸單元26和濾波放大單元27。

當溫度告警裝置2上電時，由處理器21發(fā)出驅(qū)動信號，驅(qū)動單元22驅(qū)動光纖發(fā)射單元發(fā)光，發(fā)出的光信號經(jīng)過塑料光纖1傳輸至光敏檢測單元24，由光敏檢測單元24檢測穿過塑料光纖的光的信號強度，并輸出對應的模擬電壓信號至濾波放大單元27，由濾波放大單元27對光敏檢測單元24輸出的模擬電壓信號進行濾波放大處理器后送入a/d轉(zhuǎn)換單元25，通過a/d轉(zhuǎn)換單元25將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號后送入處理器21，由處理器21根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換單元25發(fā)送的電壓信號大小判斷塑料光纖的溫度值，并將超過預設(shè)溫度值的判斷結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸單元26傳輸至后臺服務器，由后臺服務器進行報警指示。

圖3為本發(fā)明實施例提供的溫度告警系統(tǒng)與變壓器進出線的連接示意圖；

如圖3所示，將塑料光纖1纏繞設(shè)置在變壓器進出線位置，纏繞2-3周作為感溫點，塑料光纖兩端引出到溫度告警裝置2，通過溫度告警裝置2來檢測變壓器進出線位置塑料光纖的溫度，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器進出線部位的溫度異常即后臺實時告警。

圖4為本發(fā)明實施例提供的溫度告警系統(tǒng)與開關(guān)柜開關(guān)觸頭的連接示意圖。

如圖4所示，將塑料光纖1纏繞設(shè)置在開關(guān)柜開關(guān)觸頭臂近觸頭處位置，纏繞2-3周作為感溫點，塑料光纖1兩端引出到溫度告警裝置2，通過溫度告警裝置2來檢測開關(guān)觸頭位置塑料光纖的溫度，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器進出線部位的溫度異常即后臺實時告警。

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警方法流程圖。

在步驟501中，驅(qū)動光纖發(fā)射器發(fā)射光源，以向所述塑料光纖傳輸光信號，所述塑料光纖纏繞在配電網(wǎng)一次設(shè)備中所需測溫處，例如，變壓器進/出線接點、高/低壓開關(guān)柜的觸頭、電纜的接頭、母線的接頭和電纜與電氣設(shè)備的連接處。

在步驟502中，接收塑料光纖反饋回的光信號，根據(jù)光信號的強度輸出對應的模擬電壓信號。

在步驟503中，將步驟502中的模擬電壓信號進行信號放大和濾波處理，該步驟可以對微弱的光信號進行放大和去除諧波處理，減少波形的失真度。

在步驟504中，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號。

在步驟505中，根據(jù)數(shù)字電壓信號，判斷所述塑料光纖的溫度。

在步驟506中，將超過預設(shè)溫度值的判斷結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸單元傳輸至后臺服務器。

因此，本發(fā)明基于上述實施例實現(xiàn)了配電網(wǎng)一次設(shè)備的溫度告警，有效避免了過熱造成的一次設(shè)備故障，避免了事故的發(fā)生，保障了配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。