一種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置和方法，涉及高壓開關柜溫度 檢測領域。
【背景技術】
[0002] 在無人值守變電站中，對高壓開關柜的測溫是必不可少的。對于開關柜的溫度測 量工程上常使用紅外測溫，但由于柜內結構的限制，針對柜內一些部位的紅外測溫經常被 阻擋而不能很好地完成測溫任務。考慮到此點，現在一些直接型測溫手段如光纖測溫也正 逐步受到關注，其往往將溫度監測裝置直接安裝于開關柜內需測溫部位上，這可能會影響 開關柜的正常運作，還可能由于監測裝置的故障而導致與其直接接觸的柜內部件發生故障 以至于造成整個開關柜發生故障。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置和方法，通過測量開關柜 柜門外表面溫度，結合開關柜的溫度場分析，間接得到柜內所需測溫部位的溫度。克服了現 有技術的缺陷，測溫準確方便，更具實用性。
[0004] 本發明所采用的技術方案是：
[0005] -種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置，包括吸附于柜門外的多個溫度采集 器，溫度接收器、上位機，所述溫度接收器與上位機通過數據線連接，上位機位于變電站的 控制室內。
[0006] 所述溫度采集器包含殼體，所述殼體外側設置磁鐵，與開關柜的柜壁構成磁吸附 式結構，殼體內分為測量腔和電路腔，測量腔內裝設有溫度傳感器，電路腔內裝設有電路 板，所述電路板上設有第一數據處理模塊、第一電源模塊、射頻發送模塊，溫度傳感器與所 述電路板連接。
[0007] 所述殼體是由底座、磁連接器組成的封閉空腔體，在底座上端口處旋接上蓋，上蓋 處有小孔供射頻天線伸出。
[0008] 所述溫度接收器包括射頻接收模塊、第二數據處理模塊、第二電源模塊;在溫度采 集器與溫度接收器之間有無線信號傳輸通道。
[0009] 本發明一種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置和方法，技術效果如下：
[0010] 1:通過測量開關柜柜門外溫度間接得到柜內所需測溫部位的溫度。此方法一方面 不受柜體內復雜結構的影響，另一方面不會將測溫裝置直接安裝在柜體內部從而影響高壓 開關柜的正常運行。
[0011] 2:除用于變電站內的開關柜外，還可用于電容柜等一系列需要進行溫度檢測的配 電柜。
【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：
[0013] 圖1為本發明裝置的結構示意圖；
[0014] 圖2為本發明裝置的溫度采集器結構圖；
[0015] 圖3為本發明裝置的溫度檢測方法流程圖；
[0016] 圖4為本發明裝置的負載電流400A時開關柜的溫度場分布圖；
[0017]圖5為本發明裝置的開關柜在環境溫度20°C、400A負載電流下的對應曲線圖。
[0018]其中：1 -柜門，2-溫度采集器，3-溫度接收器，4-上位機，5-測量腔，6-電路腔，7-溫 度傳感器，8-第一數據處理模塊，9-第一電源模塊，10-射頻發送模塊，11-底座，12-磁連接 器，13-射頻天線。
【具體實施方式】
[0019] 如圖1、圖2所示，一種基于柜門外測量的開關柜溫度檢測裝置，包括吸附于柜門1 外的多個溫度采集器2,溫度接收器3、上位機4,所述溫度接收器3與上位機4通過數據線連 接，上位機4位于變電站的控制室內。
[0020] 所述溫度采集器2包含殼體，所述殼體外側設置磁鐵，與開關柜的柜壁14構成磁吸 附式結構，殼體內分為測量腔5和電路腔6，測量腔5內裝設有溫度傳感器7，電路腔6內裝設 有電路板，所述電路板上設有第一數據處理模塊8、第一電源模塊9、射頻發送模塊10,溫度 傳感器7與所述電路板連接。
[0021] 所述殼體是由底座11、磁連接器12組成的封閉空腔體，使得溫度采集器2可以磁吸 附于開關柜柜壁14，方便取下維修。在底座11上端口處旋接上蓋，上蓋處有小孔供射頻天線 13伸出。
[0022]所述溫度接收器3包括射頻接收模塊、第二數據處理模塊、第二電源模塊;在溫度 采集器2與溫度接收器3之間有無線信號傳輸通道。
[0023] 其中：所述溫度采集器3為三個，分別位于開關柜的柜門和兩側柜壁上;所述溫度 傳感器7為DS18B20;所述射頻模塊、數據處理模塊均為集成模塊，是CC2530芯片;所述電源 模塊選自78或79系列芯片中的一種，使用5V紐扣電池。
[0024] -種基于柜門外溫度測量的間接型開關柜溫度檢測方法，包括以下步驟：
[0025] 步驟1、將多個溫度采集器2固定在柜壁14外側，通電后溫度采集器2利用溫度傳感 器7采集柜壁14溫度，第一數據處理模塊8讀取溫度數據后將其通過射頻發送模塊10無線發 送到溫度接收器中3的射頻接收模塊。
[0026]步驟2、溫度接收器3接收數據后，由其中的第二數據處理模塊讀取數據，并將數據 通過數據線傳送到上位機4。
[0027] 步驟3、上位機4結合環境溫度、開關柜的負載大小對收集到的數據進行處理，反演 出柜內需測溫部位的溫度。
[0028] 步驟4、輸出反演結果，判斷是否過熱。若過熱，上位機4發送報警信息到值班員的 手機上，否則回到步驟3。
[0029] 所述步驟3包括以下步驟：
[0030]步驟3.1、根據開關柜結構和周圍環境，采用有限元分析法構建開關柜三維溫度場 仿真模型。有限元分析法利用數學近似的方法對物理系統(幾何和載荷工況)進行模擬，其 將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的、較 簡單的近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件，如結構的平衡條件，從而得到問題的 解。此法適合各種復雜形狀，是一種進行開關柜溫度場分析的有效手段。
[0031] 開關柜體的發熱損耗來源于渦流損耗，這些熱量通過柜體表面的自然對流換熱和 熱輻射兩種方式發散到周圍環境。假設各種材料的熱物性為常數，不隨材料溫度而改變。則 溫度場的控制方程為：
[0032]
[0033] 式中P為材料的密度;A、c為材料的導熱系數和比熱；g為內熱源強度。