CN102288310A - 一种电缆接头测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆接头测温装置。包括测温传感器、测温发送装置、测温接收装置，测温传感器设置于电缆接头的外导电层接地部分或者测温传感器设置在电缆接头内的电缆上，测温发送装置与测温接收装置之间为光纤连接；测温传感器用于测量电缆接头的温度参数；测温发送装置用于获取温度参数，将温度参数转换光信号后通过光纤发送给测温接收装置；测温接收装置用于接收光信号，将光信号转换成温度值进行显示，并当温度值超过预设值时进行报警提示。本发明实施例提供的电缆接头测温装置，通过测温传感器的设置位置便于准确、实时的检测电缆接头温度，测温发送装置与测温接收装置之间为光纤连接，便于电缆接头温度的传输。

Description

一种电缆接头测温装置

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种电缆接头测温装置。

背景技术

在供电***中，高压线路起着极其重要的桥梁作用，它承载着高电压的电流，因此一旦高压线路出现安全事故，就极有可能导致整个供电***的瘫痪。在引起高压线路安全事故的诸多原因中，由于电缆接头接触不良所导致的安全事故最为常见。由于电缆接头接触不良而导致安全事故的原理如下：在高压线路运行过程中，电缆接头接触不良，会使电缆接头处的电阻逐渐增大，温度逐渐升高，严重的会导致电缆接头过热损坏，甚至起火燃烧，如不及时处理就极有可能演变为安全事故；由此可知，只要实时检测电缆接头的温度，尽早发现温度升高的电缆接头，就能及时排除故障，保证高压线路的正常运行，防止安全事故的发生。

目前，现有的电缆接头测温方法可以包括：

(1)示温蜡片测温技术：将示温蜡片贴于电缆接头的测温点，测温点的温度高于示温蜡片的额定熔化温度时，示温蜡片会自动融化脱落，从而确定测温点的温度高于示温蜡片的额定熔化温度。

(2)红外线测温技术：工作人员通过红外测温仪测量电缆接头的测温点，根据红外线的波长与温度成反比，只要测量出某一点所发射的红外线的波长，就可以知道该点的温度值。

上述技术方案中，至少存在如下问题：

示温蜡片测温技术较为落后，仅能简单的确定测温点的温度高于示温蜡片的额定熔化温度，不能准确的确定出测温点的具体温度值，测量准确度低，而且无法在电缆接头工作过程中实时测量电缆接头温度。

红外线测温技术，易受环境影响，需要避开太阳光的背景干扰，通常在夜间或阴雨天进行现场测量，测量准确度低，而且，由于需要工作人员进行现场测量，无法在电缆接头工作过程中实时测量电缆接头温度。

因此，上述现有技术均存在测量准确度低、无法实时测量电缆接头温度的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆接头测温装置，实现实时、准确的测量电缆接头温度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电缆接头测温装置，包括测温传感器、与所述测温传感器连接的测温发送装置、与所述测温发送装置连接的测温接收装置，所述测温传感器内嵌于电缆接头的绝缘体内部或者固定在电缆接头内的电缆上，所述测温发送装置与所述测温接收装置之间为光纤连接；

所述测温传感器用于测量所述电缆接头的温度参数；

所述测温发送装置用于获取所述温度参数，将所述温度参数转换光信号后通过光纤发送给所述测温接收装置；

所述测温接收装置用于接收所述光信号，将所述光信号转换成温度值进行显示，并当所述温度值超过预设值时进行报警提示。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的电缆接头测温装置，通过测温传感器的设置位置，便于准确、实时的检测电缆接头温度，测温发送装置与测温接收装置之间为光纤连接，便于电缆接头温度的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的电缆接头测温装置的构成示意图一。

图2为本发明实施例提供的电缆接头测温装置的应用场景示意图一。

图3为图2中测温传感器在电缆接头内位置的具体示意图。

图4为本发明实施例提供的电缆接头测温装置的构成示意图二。

图5为本发明实施例提供的电缆接头测温装置的应用场景示意图二。

图6为本发明实施例提供的电缆接头测温装置的应用场景示意图三。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种电缆接头测温装置，包括：测温传感器11、与测温传感器11连接的测温发送装置12、与测温发送装置12连接的测温接收装置13，测温传感器11设置于电缆接头的外导电层接地部分或者测温传感器11设置在电缆接头内的电缆上，测温发送装置12与测温接收装置13之间为光纤连接。测温传感器11用于测量电缆接头的温度参数。测温发送装置12用于获取温度参数，将温度参数转换光信号后通过光纤发送给测温接收装置13。测温接收装置13用于接收光信号，将光信号转换成温度值进行显示，并当温度值超过预设值时进行报警提示。

可选的，测温传感器11设置于电缆接头的外导电层接地部分，可以包括：测温传感器11内嵌于电缆接头的外导电层接地部分的内部，或者测温传感器11固定在电缆接头的外导电层接地部分的外部。

可选的，测温传感器11设置在电缆接头内的电缆上，可以包括：测温传感器11与电缆绑扎在一起，共同放置电缆接头内。

可见，测温传感器11的设置位置合理的利用了电缆接头的结构，便于准确、实时的检测电缆接头温。

示例性的，如图2所示，电缆接头20，电缆接头20的外导电层接地部分201具有一个孔202，测温传感器21内嵌于外导电层接地部分201的孔202内(如图3所示)，测温发送装置22与测温接收装置23之间通过光纤24连接，测温发送装置22获取测温传感器21测量电缆接头20的温度参数，将温度参数转换光信号后通过光纤24发送给测温接收装置23，测温接收装置23接收到的将光信号转换成温度值进行显示，并当温度值超过预设值时进行报警提示。

具体的，测温接收装置23还包括显示屏25、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯26、按键27、电池仓28。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的电缆接头测温装置，测温传感器的设置位置，合理的利用了电缆接头的结构，简单、便于安装实现，还能准确、实时的检测电缆接头温度，测温发送装置与测温接收装置之间为光纤连接，通过光纤通信传递温度参数，便于电缆接头温度的传输。

可选的，测温发送装置与测温接收装置之间的光纤可以为N条，N≥1且N≤6，可见，一个测温接收装置可以通过6路光纤连接6个测温发送装置，每个测温发送装置可以获取6个测温传感器测量的温度参数。

可选的，测温传感器可以是数字式温度传感器：把温度物理量通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、PLC(Programmable Controller，可编程控制器)、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。

测温传感器可以是模拟式温度传感器，产生模拟电信号，经仪表放大器放大再经摸数器件转换成数字电信号。模拟式温度传感器如热敏电阻、热电阻或者热电偶传感器。

如图4所示，当测温发送装置12获取的温度参数为数字电信号时，测温发送装置12，可以包括：

第一转换单元41，用于将温度参数的数字电信号转换成光信号。

发送单元42，用于将第一转换单元41转换的光信号通过光纤发送给测温接收单元13。

或者，测温发送装置12获取的温度参数为模拟信号时，测温发送装置12，还可以包括：

第二转换单元43，用于将温度参数的模拟电信号转换成数字电信号，再由第一转换单元41将温度参数的数字电信号转换成光信号。

可见，无论是数字式温度传感器还是模拟式温度传感器，测温发送装置12均可以适用，并将温度参数转换成光信号通过光纤发送给测温接收装置13。

对应的，通过光纤接收光信号的测温接收装置13，可以包括：

接收单元44，用于接收发送单元42发送的光信号。

第三转换单元45，用于将接收单元44接收的光信号转换成温度值。

显示单元46，用于显示第三转换单元45转换的温度值。

报警单元47，用于第三转换单元45转换的温度值超过预设值时进行报警提示。

其中，预先设置温度预设值，当电缆接头的温度超过温度预设值时，报警单元47可以提供声、光报警，如蜂鸣报警和/或报警等闪烁。

可见，测温接收装置通过显示温度值，将电缆接头的温度提示给用户，便于查看，当电缆接头的温度超过温度预设值时，通过声、光报警提醒用户。

可选的，测温接收装置13，还可以包括：

发送单元48，用于将第三转换单元45转换的温度值发送给远端处理装置。

其中，远端处理装置如计算机，用于对电缆接头的温度进行分析处理，同时，远端处理装置也可以对本发明实施电缆接头测温装置进行报警温度的设置等。

下面，具体以一个测温接收装置光纤连接6个测温发送装置，一个测温发送装置连接有6测温传感器，测温接收装置每屏幕显示3个电缆接头温度值以及1个测温接收装置室温值，说明本发明电缆接头测温装置：

测温传感器为PT1000温度传感器。

测温发送装置检测6个PT1000测温传感器的模拟电信号，并将模拟电信号转换成数字电信号，测温发送装置的MCU(Micro Control Unit，微控制器)将数字电信号通过串口发送到光信号发送电路，数字电信号转换成光信号后，再经光纤发送给测温接收装置的光信号接收电路。测温发送装置可以定时将光信号通过光纤传入测温接收装置。

如图5所示，测温接收装置包括：光信号接收电路51及其连接MCU52。MCU52连接显示屏53、蜂鸣器54、LED灯55，可选的，显示屏53可以为液晶屏，LED灯55可以为双色指示灯，如红绿双色。MCU52还连接AA电池、DC-DC(直流-直流)电源。MCU52还通过RS-485数据接口连接远端处理装置。

具体而言，(1)光信号接收电路51。

光信号接收电路51接收光信号，光信号接收电路51将光信号转换成数字信号后，发送给MCU52。

(2)MCU52。

MCU52可以选用MSP430微控制器温度传感器，如MSP430F2274，MSP430F2274内部集成温度传感器，内部集成温度传感器用于测量本地室温。

MCU52采用的是软件模拟串口进行数据的接收。数据接收采用IO口下降沿中断判断是否有串行数据的发送，检测到有串行格式的数据包时，立即进入数据包接收状态。

光纤串行数据采用300B/S(比特/秒)的波特率进行数据的传输，每一位的传输时间为1/300＝3333.3uS(微秒)。这样需要定时器TA产生一个约3333uS的中断来读取串行数据的每一位数据。

其中，MCU52接收的串口数据为1位起始位+9位数据位(D0、D1···D7、D8)+1位停止位。其中的9位数据位的D8为实际9位温度数据位的最低位，如下表所示：

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

D8

MCU52的串口上检测到串行数据的下降沿时，打开定时器中断，串行数据起始位为0，不需读取，所以第一位读取进行一次1位半的定时中断。剩下8位都是进行一次1位的定时中断读取。

为防止串口数据接收误码，需要对串口接收到的数据进行CRC(Cyclic RedundancyCheck，循环冗余校验码)，其中的9位数据位的最低位不参加CRC校验，即前面提到实际的9位PT温度数据在进行CRC校验时，右移一位，去掉最低位D8，还是按照8位数据进行校验。

光纤串口数据包通过了CRC校验，LED灯55会指示绿色闪烁一次，表示成功接收到串口数据。

(3)显示屏53、蜂鸣器54、LED灯55。

MCU52将接收到的电缆接头温度数据显示到显示屏53上，循环显示1～6路电缆接头温度和本地室温数据。液晶显示的效果是：每屏显示一个室温数据和3个电缆接头温度数据，每屏数据显示5秒，然后显示另一组的室温数据和电缆接头温度数据。3分钟后，关闭显示屏53，显示屏53进入休眠状态。

测温接收装置还包括按键56，若在显示屏53休眠状态下检测到按键56被按下，显示屏53重新进行一次3分钟的温度显示。

若光纤数据串口超过3分钟未接收到测温发送装置发送的数据，且显示屏53关闭，MCU52进入休眠状态，一旦测温发送装置发送数据，则MCU52会在睡眠状态下被唤醒，进入到正常工作状态。

MCU52处于正常工作状态下，MCU52检测到的电缆接头温度高于预设温度值，则进入超温报警状态，提示操作人员电缆接头温度超温。进入超温报警状态，每隔3秒钟蜂鸣器54鸣叫一次，LED灯55会指示红色闪烁一次，直到超温报警状态解除。

MCU52处于休眠状态下，蜂鸣器54不再鸣叫，LED灯55也不会指示红色闪烁。一旦MCU52回复到正常工作状态，若超温报警状态没有解除，则每隔3秒钟蜂鸣器54鸣叫一次，LED灯55会指示红色闪烁一次。

当超温的电缆接头温度回复到正常温度范围内，则超温报警状态解除。

(4)AA电池57、DC-DC电源58。

AA电池为3V供电，电路中采用拨动开关，需采用外部直流24V供电时，将拨动开关拨向外部电源供电位置，外部供电电路接通，AA电池供电电路断开。需采用AA电池供电时，将拨动开关拨到AA电池供电位置。外部电源供电电路断开，AA电池供电电路接通。

DC-DC电源实现输入24V直流输出5V直流，外部直流24V通过DC-DC隔离电源转换为5V直流电源后，还不能直接向电路中的元器件供电，电路中的数字器件大部分为3.3V供电，另外DC-DC电源输出的纹波较大，可以采用LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)芯片将5V电源转换成3.3V。

(5)RS-485数据接口59。

RS485数据接口将1～6路温度数据远传至远端(如上位机)进行分析处理，同时也能与测温接收装置进行数据交互，如对测温接收装置进行预设温度值的设置等。

由于RS-485电路长期工作时，其功耗较大，1节AA电池不能支持一年以上，故在使用1节AA电池时，RS-485的功能是被禁止的，当接入外接直流24V电源时，RS-485的功能才被使能。

基于测温接收装置用于干扰比较严重的工业场合，RS-485数据接口采用了EMC设计，RS-485数据接口的初级为BF091N为陶瓷放电管，用于避免高压对后级电路的损坏，第二级为BS0060 TVS管，用于消除瞬间高压对后级电路的损坏，第三级L1为共模电感，用于消除共模干扰。

(6)MSP430F2274内部集成温度传感器温度校准。

MSP430F2274内部的温度传感器具有较大的测量误差，因此要想使用MSP430F2274内部的温度传感器，必须要进行误差校正，以减小误差。

参见下表，MSP430微控制器温度传感器电气特性表，产生误差的原因主要有以下几个方面：

0℃基准参考电压误差T℃＝((A10/1024)＊1500mV)-986mV)＊1/3.55mV    公式1

公式1是MSP430F2274内部的温度传感器A/D转换值与温度的关系。

由上表可见，V0℃的最大误差可达5％。所以由它导致的最大误差为：986X5％/3.55＝14℃。因此，MSP430微控制器温度传感器存在较大的误差，所以必须要对MSP430微控制器温度传感器进行校准。

对MSP430F2274的0℃基准参考电压进行校准，由于缺少在0℃环境下进行较准的条件，考虑测温传感器使用的是PT1000，精度是可信的，可以考虑使用测温传感器进行常温条件下的校准。PT1000测温传感器检测到环境温度，通过光纤将数据传给测温接收装置，测温接收装置将校准数据存储在MSP430F2274的ROM中，这样就完成了数据的校准。

也可以通过RS-485数据接口对MSP430F2274的0℃基准参考电压进行校准，校准时，需要准确知道此时室温的温度，上位机通过Modbus消息帧下发写寄存器操作指令，将室温校准数据下发给MCU52，MCU52收到校准数据后，将校准数据存储到MSP430F2274的ROM中，从而完成室温数据的校准。

如图6所示，说明本发明电缆接头测温装置中测温接收装置的处理流程：

61、测温接收装置进行***自检，如果正常，则进入62，否则，进入610，出错、上传状态数据。

62、测温接收装置检测串口是否接收到数据，如果接收到数据，则进入63，否则，进入620，判断串口未接收到数据是否超时，如果超时进入68，否则进入63。

63、测温接收装置判断电缆接头温度是否超过预设值，如果是，则进入630超温报警，否则，进入64。

64、测温接收装置获取本地的室温，进入65。

65、测温接收装置判断RS485是否接收到数据，如果是，进入650，数据远传处理，否则，进入66。

66、测温接收装置控制显示电缆接头温度，进入67。

67、测温接收装置判断显示是否超过预设时间，如果是，进入68，否则，进入62。

68、测温接收装置休眠，进入69。

69、测温接收装置判断按键是否被按下，如果是，进入62，否则，进入68。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电缆接头测温装置，其特征在于，包括测温传感器、与所述测温传感器连接的测温发送装置、与所述测温发送装置连接的测温接收装置，所述测温传感器设置于电缆接头的外导电层接地部分或者所述测温传感器设置在电缆接头内的电缆上，所述测温发送装置与所述测温接收装置之间为光纤连接；

所述测温传感器用于测量所述电缆接头的温度参数；

所述测温发送装置用于获取所述温度参数，将所述温度参数转换光信号后通过光纤发送给所述测温接收装置；

所述测温接收装置用于接收所述光信号，将所述光信号转换成温度值进行显示，并当所述温度值超过预设值时进行报警提示。

2.根据权利要求1所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述测温传感器设置于电缆接头的外导电层接地部分，包括：所述测温传感器内嵌于电缆接头的外导电层接地部分的内部，或者所述测温传感器固定在电缆接头的外导电层接地部分的外部。

3.根据权利要求1所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述测温发送装置与所述测温接收装置之间的光纤为N条，N≥1且N≤6。

4.根据权利要求1所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述温度参数为数字电信号时，所述测温发送装置，包括：

第一转换单元，用于将所述温度参数的数字电信号转换成光信号；

发送单元，用于将所述第一转换单元转换的光信号通过光纤发送给所述测温接收单元。

5.根据权利要求4所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述温度参数为模拟电信号时，所述测温发送装置，还包括：

第二转换单元，用于将所述温度参数的模拟电信号转换成数字电信号，再由所述第一转换单元将所述温度参数的数字电信号转换成光信号。

6.根据权利要求4或5所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述测温接收装置，包括：

接收单元，用于接收所述发送单元发送的光信号；

第三转换单元，用于将所述接收单元接收的光信号转换成温度值；

显示单元，用于显示所述第三转换单元转换的温度值；

报警单元，用于所述第三转换单元转换的温度值超过预设值时进行报警提示。

7.根据权利要求6所述的电缆接头测温装置，其特征在于，所述测温接收装置，还包括：

发送单元，用于将所述第三转换单元转换的温度值发送给远端处理装置。

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