CN102507029A - 高压开关柜多点温度监测装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种高压开关柜多点温度监测装置与方法，涉及自动化监测控制领域。所述装置由测温模块和显示面板模块两大部分组成。所述方法温度传感器模块转换温度为数字量并将转换得到的温度数据传输到第一单片机，第一单片机对温度数据进行处理打包后发送给第一射频收发器，第一射频收发器将处理后的数据按照无线协议发送；第二射频收发器收到射频收发器发送的数据后解开数据传送给第二单片机，第二单片机对数据处理后送到显示屏模块显示温度数据。本发明的测温模块采用低功耗设计并由电池供电，系统体积小，安装简便灵活，运行稳定，扩展灵活，成本低廉，并可以扩充至其他测温领域。

Description

高压开关柜多点温度监测装置与方法

技术领域

本发明涉及自动化监测控制领域，具体地说，特别涉及高压开关柜温度测量和传输技术。

背景技术

随着现代电力系统向着高电压、大机组、大容量的迅速发展，对电力系统供电可靠性的要求越来越高。高压开关柜是重要的电气设备，开关中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，由于绝大多数的电气设备采用封闭式结构，散热效果差，积累大，并长期处于高电压，大电流和满负荷的条件下运行，其结果导致热量集结加剧，如果不对温升采取有效的监测措施，将会危及电气设备的安全运行。特别是当电力系发生短路故障时，强大的电流使电气设备内部温升加剧，电气绝缘遭到严重破坏，并使电气设备寿命缩短，甚至造成电气设备烧毁的严重事故。解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键，通监测开关柜内触点温度的情况，可有效防止开关柜的事故发生。但由于开关柜内的结构和特性，无法进行人工巡查测温，同时由于高压柜内有裸露高压，空间小，其绝缘要求也不可以随意布线进行测温，因此传统的有线测温方式都无法有效解决问题。而部分利用无线技术测温的装置一部分采用线圈感应取电，无疑增加了设备安装的复杂程度，并对安装位置具有一定的要求，另一部分采用电池供电，时钟通断控制电路的增加一方面可以延长电池使用时间，另一方面又使得测温模块体积和成本都有所增加，而利用无线传输技术和低功耗器件及设定的间断数据发送方式则可以在待机时间和系统体积及成本上达到平衡。因此实现超低功耗的温度监测无线传输系统是保证高压开关柜安全运行的重要手段。

发明内容

本发明目的是解决高压开关柜中触电排线等温度不能有效、安全、方便地进行测量传输的问题，原理是通过设计温度测量和无线射频整合一体的模块，直接附在需要测量温度的地方，利用射频将温度数据发送到接收装置上，接收装置显示温度和报警信息，实现测温装置的独立和温度数据无线传输的功能。

本发明实现目的的技术方案是：

高压开关柜多点温度监测装置，其特征在于由测温模块和面板接收显示装置两大部分构成，测温模块由温度传感器模块、第一射频模块第一电源模块和存储器构成，第一射频模块由第一单片机串接第一射频收发器构成，第一电源模块分别给所述温度传感器模块和第一射频模块供电；面板接收显示装置由第二射频模块、第二电源模块、显示屏模块和存储器构成，第二射频模块由第二单片机串接第二射频收发器构成，第二电源模块分别给第二射频模块和显示屏模块供电；第一射频模块与第二射频模块无线通信。

所述测温模块的个数为大于1的自然数。

所述温度传感器模块采用DS18B20芯片。

所述射频模块采用内嵌单片机和射频收发器芯片的集成芯片nRF9E5。

高压开关柜多点温度监测装置的方法，温度传感器模块转换温度为数字量并将转换得到的温度数据传输到第一单片机，第一单片机对温度数据进行处理打包后发送给第一射频收发器，第一射频收发器将处理后的数据按照无线协议发送；第二射频收发器收到射频收发器发送的数据后解开数据传送给第二单片机，第二单片机对数据处理后送到显示屏模块显示温度数据。

本发明的测温模块使用大容量工业电池作为电源，使得测温模块小巧独立可以根据具体环境情况灵活放置于任何地方，不用任何布线，节省安装费用，并且可以根据需要随意放置。由于使用了超低功耗设计，电源正常情况下可持续使用超过2年时间。

本发明的显示模块可安装于高压开关柜面板上，通过无线接收温度数据，实时显示内部各点温度和各个报警信息，安装方便，使用中可以根据情况将其安装于其他位置。

本发明的有益效果是，通过低功耗的设计方式，使温度测量模块可以独立的放置于高压开关柜的任何位置不用布线，体积小巧，可以安装于狭小空间，并且利用射频方式来传输温度数据并在接收面板上显示。该发明一定程度上克服了传统测温方式和温度数据有线传输方式带来的布线弊端，同时低功耗设计也克服了某些无线测温方式中电力持久性问题。而集成器件的使用和低功耗设计的方法在降低成本减小体积和持久电力上达到了较好的平衡。

附图说明

图1为本发明实施例高压开关柜多点温度监测装置结构框图；

图2为本发明实施例测温模块和显示面板模块原理框图；

图3为本发明实施例温度采集无线发送部分电路原理图；

其中图中：11.测温模块，12.显示面板模块，21.温度传感器模块，22.单片机，23.射频收发器，24.射频收发器，25.单片机，26.显示屏模块，27.射频模块，28.射频模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明

图1为本发明实施例，图1中测温模块11与显示面板模块12采取无线方式连接。测温模块11独立安装于高压开关柜内需要测温的接触器上，测温模块负责定时测量温度数据，并且按照设定要求通过无线定时发送温度数据。显示面板模块12安装在开关柜面板或者其他控制面板上，其负责接收由测温模块11发送的温度数据，并处理后显示在面板上。

图2为本发明实施例，温度传感器模块21与单片机22连接，单片机22与射频收发器23连接，射频收发器24与单片机25连接，单片机25与显示屏模块26连接。温度传感器模块21，单片机22，射频收发器23构成测温模块；射频收发器24，单片机25，显示屏模块26构成显示面板模块。单片机22和射频收发器23构成射频模块27，射频收发器24和单片机25构成射频模块28。测温模块工作过程为，程序设定的时间到了后温度传感器21转换温度为数字量，温度数据传输到单片机22，单片机22对温度数据进行处理打包后发送给射频收发器23，射频收发器23将处理后的数据按照无线协议发送出去。显示面板模块工作过程为，射频收发器24收到射频收发器23发的数据后解开数据传送给单片机25，单片机25对数据处理后送到显示屏模块26显示温度数据。

测温模块工作过程中，程序启动后，温度传感器模块正常情况下每10分钟进行一次测温，每隔6次测温由射频模块发送一次温度数据给显示面板模块。每次测温数据都和上次测温数据比较，如果测温数据绝对差值大于2度，则直接由射频模块发送温度数据，否则每隔6次测温发送一次数据。若测得温度数据的值大于某一危险值时，系统改为每2分钟测一次温度并每次都发送温度数据。在测温和发送数据间的空闲时间，系统都转为低功耗待机模式或掉电模式，由于测温和发送时间很短，发送时间基本在2-3秒内完成，工作时耗电时间非常少，大量时间都为待机时间，故在配备工业电池情况下系统正常工作时间可超过2年。

图3为本发明实施例温度采集无线发送部分电路原理图，无线收发芯片为nRF9E5；EEPROM存储器为25AA320；温度传感器为DS18B20；温度传感器通过I/O口与nRF9E5的P00口连接，实现温度数据传输，2脚和8脚分别接地和电源，同时I/O口提供上拉；射频天线根据具体情况可以使用单端50Ω天线，也可以使用印制版天线；射频芯片的SPI口连接程序存储器，同时也可和其他设备复用；产品中也可以把程序烧制在射频芯片中而省去外部存储器。EEPROM程序存储器，用于存储系统程序。上电复位后，在引导区的引导下，射频模块通过SPI接口把程序从EEPROM加载到其片内的1个4KB的RAM中，这个4KB的RAM也用来存储温度数据。射频模块的MISO和存储器的SDO相连接，接收EEPROM的SDO送来的数据；SCK连接到EEPROM的SCK，给EEPROM的SCK提供时钟信号；MOSI连接到EEPROM的SDI，送数据到EEPROM的SDI，EECSN连接到EEPROM的CSN，给EEPROM的CSN送使能信号。

本发明可采用多种形式进行实施而不脱离本发明的精神或本质特征，除非特别指定，上述实施例不限于前面描述的任何细节。本发明所述的装置和方法可以选择其他任何适当形式的现有技术所公开的电路结构。本发明不作限定。

Claims (5)

1.一种高压开关柜多点温度监测装置，其特征在于由测温模块和面板接收显示装置两大部分构成，测温模块由温度传感器模块(21)、第一射频模块(27)、第一电源模块和存储器(29)构成，第一射频模块(27)由第一单片机(22)串接第一射频收发器(23)构成，第一电源模块分别给所述温度传感器模块(21)和第一射频模块(27)供电；面板接收显示装置由第二射频模块(28)、第二电源模块、显示屏模块(26)和存储器(29)构成，第二射频模块(28)由第二单片机(25)串接第二射频收发器(24)构成，第二电源模块分别给第二射频模块(28)和显示屏模块(26)供电；第一射频模块(27)与第二射频模块(28)无线通信。

2.按权利要求1所述的高压开关柜多点温度监测装置，其特征在于所述测温模块的个数为大于1的自然数。

3.按权利要求1所述的高压开关柜多点温度监测装置，其特征在于所述温度传感器模块(21)采用DS18B20芯片。

4.按权利要求1所述的高压开关柜多点温度监测装置，其特征在于所述射频模块采用内嵌单片机和射频收发器芯片的集成芯片nRF9E5。

5.一种如权利要求1所述的高压开关柜多点温度监测装置的方法，其特征在于温度传感器模块(21)转换温度为数字量并将转换得到的温度数据传输到第一单片机(22)，第一单片机(22)对温度数据进行处理打包后发送给第一射频收发器(23)，第一射频收发器(23)将处理后的数据按照无线协议发送；第二射频收发器(24)收到射频收发器(23)发送的数据后解开数据传送给第二单片机(25)，第二单片机(25)对数据处理后送到显示屏模块(26)显示温度数据。

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