CN207423377U - 带有电流检测功能的无线温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有电流检测功能的无线温度监测装置，包括无线温度监控单元和一组无线测温终端；无线测温终端包括：电流互感器、温度传感器、温度信号调理电路、电流信号调理电路、无线模块、计算模块；电流互感器用于采集电流信号并从主回路提取电能；所提取电能通过电源电路转换为适配的电源，为无线测温终端中的用电部件供电；温度传感器采集的温度信号和电流互感器所采集的电流信号分别经由温度信号调理电路、电流信号调理电路后送入计算模块；计算模块分别根据温度信号、电流信号计算出温度数据、电流数据，并通过无线模块传输给无线温度监控单元。本实用新型可在获取温度数据的同时对电流进行监测，从而可更准确地进行故障判定。

Description

带有电流检测功能的无线温度监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种温度监测装置，尤其涉及一种带有电流检测功能的无线温度监测装置。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对电力的需求日益增加。在电力***中会大量用到断路器，当线路中出现过载或短路时，引起断路器跳闸来切断供电线路，从而实现电路保护。在长期的运行过程中，由于受负荷、老化、触头氧化、连接点松动等的影响，会导致电线、连接排或者设备温度的升高，若不及时处理可能会引起供电事故，甚至会烧毁供电设备，因此有必要对这些部位的温度进行实时监控。目前已经出现了利用无线通信方式传输温度检测数据的无线温度监测装置，可减少连线数量，提高安全可靠性。

然而，现有的无线温度监测装置通常由电池或电源供电取能，电池供电存在高温危险，电源供电也存在连接可靠问题，而且不方便使用。此外，现有无线温度监测装置通常只能检测测点的温度，无法获得测点的实际温升数据，在进行故障判定时的依据不够充分。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种带有电流检测功能的无线温度监测装置，不需要电池或电源供电，并可在获取温度数据的同时对电流进行监测，从而可更准确地进行故障判定。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

带有电流检测功能的无线温度监测装置，包括无线温度监控单元和一组无线测温终端，无线测温终端通过无线通信方式与无线温度监控单元进行通信；所述无线测温终端包括：电流互感器、温度传感器、温度信号调理电路、电流信号调理电路、无线模块、计算模块；所述电流互感器用于采集电流信号并从主回路提取电能；电流互感器所提取电能通过电源电路转换为适配的电源，为无线测温终端中的用电部件供电；温度传感器采集的温度信号和电流互感器所采集的电流信号分别经由温度信号调理电路、电流信号调理电路后送入计算模块；计算模块分别根据温度信号、电流信号计算出温度数据、电流数据，并通过无线模块传输给无线温度监控单元。

优选地，所述无线温度监控单元包括环境温度检测模块、计算单元、无线模块、报警模块；环境温度检测模块用于检测环境温度数据；所述计算单元通过所述无线模块接收无线测温终端发送的温度数据、电流数据，根据所述温度数据和环境温度数据计算实际温升数据，根据所述电流数据计算最大允许温升，并根据这些数据判断是否需要通过所述报警模块进行报警。

进一步地，所述无线温度监控单元还包括用于与上位机进行通信的通信模块。所述通信模块优选为RS485总线或CAN总线通信模块。

进一步地，所述无线温度监控单元还包括人机交互模块。

优选地，无线温度监控单元和无线测温终端中的无线模块均为Zigbee无线模块。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型不但能够检测线路温度，还可以同时检测电流，可很方便地将电流与温升数据进行比对，及时发现供电***的异常，方便用户尽早解决故障。本实用新型利用电流互感器检测电流的同时还从主回路提取电能供测温终端使用，不需要使用电池或电源，安全可靠性更好，结构更紧凑。

附图说明

图1为无线测温终端的电路原理框图；

图2为无线温度监控单元的电路原理框图；

图3为第一电源电路的电路图。

图4为电流信号调理电路的电路图。

图5为第二电源电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型的无线温度监测装置，包括无线温度监控单元和一组无线测温终端，无线测温终端通过无线通信方式与无线温度监控单元进行通信。所述无线测温终端包括：电流互感器、温度传感器、温度信号调理电路、电流信号调理电路、无线模块、计算模块；所述电流互感器用于采集电流信号并从主回路提取电能；电流互感器所提取电能通过电源电路转换为适配的电源，为无线测温终端中的用电部件供电；温度传感器采集的温度信号和电流互感器所采集的电流信号分别经由温度信号调理电路、电流信号调理电路后送入计算模块；计算模块分别根据温度信号、电流信号计算出温度数据、电流数据，并通过无线模块传输给无线温度监控单元。所述无线温度监控单元包括环境温度检测模块、计算单元、无线模块、报警模块；环境温度检测模块用于检测环境温度数据；所述计算单元通过所述无线模块接收无线测温终端发送的温度数据、电流数据，根据所述温度数据和环境温度数据计算实际温升数据，根据所述电流数据计算最大允许温升，并根据这些数据判断是否需要通过所述报警模块进行报警。

图1、图2分别显示了一个具体实施例中无线测温终端和无线温度监控单元的电路原理框图。

如图1所示，本实施例中的无线测温终端包括电流互感器、第一单片机、温度传感器、第一zigbee模块、第一电源电路、温度信号调理电路、电流信号调理电路，其中电流互感器在提供电流测量信号的同时还从主回路中提取能量，通过第一电源电路生成适配的电源为无线测温终端中的用电部件供电，电流互感器采集的电流信号经过电流信号调理电路处理后送入第一单片机进行采样，计算出实时的母排中的电流值I，温度传感器输出的温度信号经过温度信号调理电路处理后送入第一单片机进行采样，计算出测温点的温度值To，第一Zigbee模块将第一单片机计算出的实时母排电流值I和测温点温度值To信号传输给无线温度监控单元。

如图2所示，本实施例中的无线温度监控单元包括第二单片机、第二zigbee模块、第二电源电路、通信模块、报警指示灯、报警输出继电器、按键模块、显示模块以及环境温度传感器；第二电源电路将市电转换成模块所需的工作电源，第二单片机通过第二zigbee模块接收无线测温终端发送的母排电流值I和测温点温度信号值To，同时通过环境温度传感器计算出周围环境温度Te，还可以通过通信模块将这三种信号传输给上位机(其中，通信模块优选采用RS485总线或CAN总线通信标准)，显示模块能够实时的显示这三种信号，报警指示灯和报警输出继电器能够按照第二单片机的指令输出报警信号。

无线测温终端的温度传感器采集测温点温度经第一单片机计算得测温点温度To，电流互感器采集电流信号经第一单片机计算得母排电流I，第一Zigbee模块将第一单片机计算出的母排电流I和测温点温度To传输给无线温度监控单元的第二单片机，无线温度监控单元的环境温度传感器测得周围环境温度Te送入第二单片机与测温点温度To通过计算可得测温点实际温升T1，第二单片机通过计算得到对应母排电流I的测温点允许温升限值T2，同时无线温度监控单元定期接收各无线测温终端的测温点温度To，按一定周期计算出测温点平均温度Tavg，满足下列条件之一，则通过报警指示灯和报警输出继电器发出报警：测温点实际温升T1≧测温点允许温升限值T2，测温点实际温升T1≧设定温升最大值Tmax，测温点温度To－测温点平均温度Tavg>ΔT，ΔT为一设定值。

断路器加载电流工作时，电流通过接线排或导线时将产生热能，其中一部分通过传导、对流以及辐射的形式向外界进行传递，另一部分则用来加热导体使之升温，从而使得断路器和周围环境温度产生差异，两者的差值就是断路器的温升。断路器和外部接线处的最大允许温升一般为不超过80K。

为了节省电能，延长设备使用寿命，无线测温终端定期向无线温度监控单元上传母排电流值I和测温点温度值To，定期时间可设定为如1分钟，5分钟，10分钟，20分钟，30分钟等。无线温度监控单元的环境温度传感器测得周围环境温度Te送入第二单片机与测温点温度To通过计算得测温点实际温升T1＝To－Te。第二单片机通过计算得到对应母排电流I的测温点允许温升限值T2，由于断路器等用电设备我们能够知道在额定电流I1下的额定温升Tw1，根据标准GB/T 25840可得到断路器接线处的温升和电流的次方成正比，关系式为：

其中，τ_w为运行温升；τ_w1为加载额定电流时温升；I为母排电流；I₁为额定电流；1.5＜p＜2.0，可取标称值1.67；

由此可得到测温点允许温升限值T2的计算公式：

无线温度监控单元定期接收无线测温终端的测温点温度To，按一定的周期计算出测温点平均温度Tavg，一定周期可以为如1天，1周，1月或前天的下半天加后天的上半天如此等等。

满足下列条件之一，则无线温度监控单元发出报警：测温点实际温升T1大于等于测温点允许温升限值T2，测温点实际温升T1大于等于设定温升最大值Tmax，测温点温度To－测温点平均温度Tavg大于一设定值ΔT；其中，设定值ΔT可以为平均温度Tavg的5％等。并且在测温点实际温升T1小于测温点允许温升限值T2的95％时撤消报警，或测温点实际温升T1小于设定温升最大值Tmax的95％时撤消报警，或测温点温度To小于测温点平均温度Tavg的95％时撤消报警。上位机可以通过通信模块读取电流信号、测温点温度信号以及环境温度信号，通信模块优选采用RS485总线或CAN总线通信模块，显示模块能够实时的显示这三种信号。报警指示灯和报警输出继电器能够在选择测温点温度超过设定值时输出报警信号。按健模块可用于设置、查询设定值等数据。

以上所涉及的实际温升、允许温升限值等的计算以及所设定的报警条件均为现有成熟技术，本领域技术人员完全可以根据实际需要进行调整。本实用新型所涉及的电路可采用各种现有电路结构。

图3为本实施例中第一电源电路的电路图，如图3所示，当主回路流过电流时，电流互感器输出经过整流桥整流后对电容C8进行充电，产生电源VCC。当VCC经过R9、R10分压后的值超过Vref时，比较器N4A就输出控制MOS管V1放电。当VCC经过R9、R10分压后的值低于Vref时，比较器N4A就控制Mos管V1关闭。如此循环，使得VCC的电压保持在一定的范围内。N4为DC-DC芯片，其目的是将电源VCC转换为适合单片机等电路使用的电源VCC1。其中比较器N4A优先采用LM293，DC-DC芯片优先采用LM5007。

图4显示了本实施例中电流信号调理电路的电路图，如图4所示，电流互感器的输出在电阻R14上产生电压信号，经过R15，C14组成的低通滤波电路后，送入由电阻R16，R17，R18，运放N5A组成的运放电路，生成适合单片机采样处理的信号。其中运放N5A优先采用LM293。

图5显示了本实施例中第二电源电路的电路图，第二电源电路是一个开关电源电路，将输入的交直流电源(AC85-265V DC90-270V)生成供单片机等其他电路使用的电源。其中N1为开关电源芯片，优选采用NCP1014；N2为光耦，优选采用PC817；T1为开关变压器，优选采用KB-13B。

综上可知，本实用新型不仅能够检测接线处温度和环境温度，而且还能实时检测电路中的电流。从而能够方便的将电流与温升数据进行比对，及时发现供电***的异常，方便用户尽早解决故障。

Claims (6)

1.带有电流检测功能的无线温度监测装置，包括无线温度监控单元和一组无线测温终端，无线测温终端通过无线通信方式与无线温度监控单元进行通信；其特征在于，所述无线测温终端包括：电流互感器、温度传感器、温度信号调理电路、电流信号调理电路、无线模块、计算模块；所述电流互感器用于采集电流信号并从主回路提取电能；电流互感器所提取电能通过电源电路转换为适配的电源，为无线测温终端中的用电部件供电；温度传感器采集的温度信号和电流互感器所采集的电流信号分别经由温度信号调理电路、电流信号调理电路后送入计算模块；计算模块分别根据温度信号、电流信号计算出温度数据、电流数据，并通过无线模块传输给无线温度监控单元。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述无线温度监控单元包括环境温度检测模块、计算单元、无线模块、报警模块；环境温度检测模块用于检测环境温度数据；所述计算单元通过所述无线模块接收无线测温终端发送的温度数据、电流数据，根据所述温度数据和环境温度数据计算实际温升数据，根据所述电流数据计算最大允许温升，并根据这些数据判断是否需要通过所述报警模块进行报警。

3.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述无线温度监控单元还包括用于与上位机进行通信的通信模块。

4.如权利要求3所述装置，其特征在于，所述通信模块为RS485总线或CAN总线通信模块。

5.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述无线温度监控单元还包括人机交互模块。

6.如权利要求2所述装置，其特征在于，无线温度监控单元和无线测温终端中的无线模块均为Zigbee无线模块。