CN218004694U - 一种复合式传感器及开关柜在线监测综合分析*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合式传感器，包括支架；控制主板，安装于第一圆环型槽内；第一压力采集模块，安装于安放长板上；第二压力采集模块，安装于安放短板上；压力传感器，安装于支架外侧；压力传导片，所上端安装于第一凹槽内，中端贴于压力传感器，下端安装于第二凹槽内；均压弹簧，安装于第二圆环型槽内，并压于压力传导片的上端；温度传感器，安装于开孔上，并贴设于动触头组件中任意一动触头的上端；***深度检测机构，安装于动触头组件的动触头上；及取电电源机构，安装于第二圆环型槽和底座之间。本实用新型还提供了一种开关柜在线监测综合分析***，实时监测数据，避免安全隐患。

Description

一种复合式传感器及开关柜在线监测综合分析***

技术领域

本实用新型涉及开关柜在线监测技术领域，具体是涉及一种复合式传感器及开关柜在线监测综合分析***。

背景技术

随着社会的发展，人们对用电的需求日益增加。高压输电线路的带载能力主要取决于开关柜和电缆的额定工作电流。但是实际上由于大部分高压开关柜采用小车或中置式断路器，经常发生断路器和开关柜之间动静触头部位发热的现象，影响线路的带载能力，严重时还可能导致开关柜烧损等事故。通过对高压开关柜触头发热及开关柜烧毁等事故原因进行分析主要存在如下：

1、动触头外侧的紧固弹簧张紧力不足：由于材质或安装匹配不当等因素，会导致动触头外侧的紧固弹簧张紧力不足，造成动触头接触电阻增大,引起动触头发热；触头发热又引起弹簧发热,使弹簧的张紧力进一步下降,从而加剧动触头的发热，对于这种因素引起的动触头发热,通常选用优质的动触头和弹簧，并且在断路器定期检修时要检查弹簧的张紧力；

2、动触头和导电臂连接过松：断路器的动触头一般通过螺栓和导电臂进行连接,在运行过程中由于受到电动力等因素的影响，连接螺栓可能会发生松动,导致接触电阻增加,使连接部分温度上升, 动触头的温度也会随之上升,并进一步引起紧固弹簧发热，长时间的温升作用会使弹簧张紧力进一步下降，从而导致动触头发热发黑，对于这种原因引起的动触头发热，必须在断路器定期检修时检查动触头的连接松动情况，将动触头的连接紧固作为断路器定期检修的一项固定内容来进行；

3、动静触头***深度不够造成开关柜动触头和静触头接触不良：由于安装精度或加工精度不符合要求造成静触头位置不正造成动、静触头点接触不良，也有可能使用了不同型号的备用断路器造成动、静触头型号不配套***深度不够等原因引起动、静触头点接触不良，这是由于插人深度不足，静触头结合不到位，导致承裁负荷电流能力下降，动、静触头结合不紧密，发热加剧产生金属离子，最终导致绝缘急速降低，造成三相相间短路。

因此，通过有效的技术手段对触头的紧箍弹簧张紧力、触头温度及开关柜的动静触头***深度进行综合监测，努力使所监测的数据更真实地反映设备实时运行状况,及时提供断路器的运行情况, 及早发现事故隐患，有效地减少事故停电时间，避免不必要的经济损失,提质增效的需求十分迫切。

发明内容

为解决上述问题之一，本实用新型提供了一种复合式传感器，实时监测数据，避免安全隐患。

本实用新型的问题之一，是这样实现的：一种复合式传感器，包括：

一支架，所述支架内部具有一空腔，所述支架上端设有一第一圆环型槽，所述支架上方外圈设有一第二圆环型槽，所述支架底部设有一底座，所述底座上设有一安放长板和一安放短板，所述第二圆环型槽内纵向均匀分布有至少三个第一凹槽，所述底座上位于第一凹槽的正下方位置设有对应个数的第二凹槽，所述底座的对应位置上设有一开孔；

一控制主板，所述控制主板安装于第一圆环型槽内；

一第一压力采集模块，所述第一压力采集模块安装于安放长板上；

一第二压力采集模块，所述第二压力采集模块安装于安放短板上；

至少三压力传感器，所述压力传感器安装于支架外侧，并位于第一凹槽与第二凹槽之间；

至少三压力传导片，所述压力传导片的上端安装于第一凹槽内，其中端贴于压力传感器，其下端安装于第二凹槽内；

一均压弹簧，所述均压弹簧安装于第二圆环型槽内，并压于压力传导片的上端；所述压力传导片的下端用于接触动触头组件的两触头箍紧弹簧；

一温度传感器，所述温度传感器安装于开孔上，并贴设于动触头组件中任意一动触头的上端；

一***深度检测机构，所述***深度检测机构安装于动触头组件的动触头上，用于监测静触头组件***到动触头组件内部时的***深度；及

一取电电源机构，所述取电电源机构安装于第二圆环型槽和底座之间；

所述控制主板分别与取电电源机构、第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接，所述第一压力采集模块与至少两所述压力传感器电连接，所述第二压力采集模块与至少一所述压力传感器电连接。

进一步的，所述***深度检测机构包括至少一激光发射模组，每个所述激光发射模组包括一外壳盖板、一检测电路板及一外壳主体，所述检测电路板安装于外壳主体上，所述外壳盖板盖合于外壳主体；所述外壳主体上设有一U型槽，所述U型槽的一端内壁设有一组弹性定位珠，所述动触头组件的一动触头***U型槽内，并通过弹性定位珠进行定位；所述U型槽的另一端连接有一凸块，所述凸块上纵向相切分布有一组激光发射管，所述检测电路板分别与激光发射管和控制主板电连接。

进一步的，所述激光发射模组的数量为2时,第一个所述激光发射模组中的凸块上端到最上方激光发射管的内圆的上端之间距离为H1,第二个所述激光发射模组中的凸块上端到最上方激光发射管的内圆的上端之间距离为H2，且H2＞H1；每组激光发射管纵向相切分布，所有所述激光发射管的尺寸大小一样，其内圆直径为d，即光斑大小为d，外圆直径为D，D＝2d且H2-H1＝d。

进一步的，所述取电电源机构包括一取电电源板、一取电线圈及一取电环，所述底座上设有一安放平板和一安放槽，所述取电电源板安装于安放平板上，所述取电线圈安装于安放槽内；所述第二圆环型槽的下表面与底座的上表面之间设有复数个限位柱，所述取电环穿设于取电线圈与限位柱内，并围在支架外圈；所述取电电源板分别与取电线圈和控制主板电连接，所述取电线圈与取电环磁性连接；

所述取电电源板上设置有一电源管理芯片和一保护芯片，所述电源管理芯片分别与保护芯片、取电线圈和控制主板电连接。

进一步的，所述控制主板上设有一处理器芯片、一无线收发电路、一信号采集电路、一存储电路和一电源供电电路，所述处理器芯片分别与无线收发电路、信号采集电路、存储电路和电源供电电路电连接，所述信号采集电路分别与第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接，所述电源供电电路分别与取电电源机构、第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接。

进一步的，所述第一凹槽、第二凹槽、压力传感器和压力传导片的数量均为3，每两个所述第一凹槽之间、每两个第二凹槽之间、每两个所述压力传感器之间以及每两个所述压力传导片之间均呈120°均匀分布。

进一步的，每一所述压力传导片内侧中部设有一凸台，所述压力传导片外侧上端设有一第一卡槽，所述压力传导片外侧下端设有一第二卡槽和一第三卡槽，所述凸台贴合于压力传感器，所述均压弹簧卡设于第一卡槽内，两所述触头箍紧弹簧分别卡设于第二卡槽和第三卡槽内，形成一以凸台为支撑点的杠杆。

进一步的，还包括一保护罩，所述保护罩上表面设有一与空腔相匹配的开口，且所述保护罩套设于支架。

进一步的，所述取电环为坡莫合金片；

所述取电线圈为CT取电线圈；

所述温度传感器的下端通过导热体与动触头组件中任意一动触头的上端贴合进行导热；

所述导热体为导热硅胶或者绝缘导热片；

所述安放长板、安放短板和安放平板的两端均设有固定槽，所述第一压力采集模块、第二压力采集模块和取电电路板均通过两边的固定槽进行固定；

所述压力传感器通过螺丝固定于支架外侧。

为解决上述问题之二，本实用新型提供了一种开关柜在线监测综合分析***，实时监测数据，避免安全隐患。

本实用新型的问题之二，是这样实现的：一种开关柜在线监测综合分析***，包括一开关柜、一动触头组件、一支撑架、四触头箍紧弹簧、一静触头组件、一数据采集装置及一后台终端；还包括一结构如上述的复合式传感器；所述动触头组件固定于支撑架外端，所述动触头组件的上端和下端通过触头箍紧弹簧进行紧固，且所述动触头组件底部安装于开关柜上；位于上方的两所述触头箍紧弹簧压于所述压力传导片的下端；所述静触头组件穿过空腔***到动触头组件内部，通过所述***深度检测机构监测静触头组件***到动触头组件内部时的***深度；所述控制主板与数据采集装置无线连接，所述数据采集装置连接至后台终端。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型设置了压力传感器和压力传导片，通过压力传导片的中端贴在压力传感器，均压弹簧压于压力传导片的上端，位于上方的两触头箍紧弹簧压于压力传导片的下端，形成了一个以压力传导片的中端为支撑点的杠杆；压力传感器能通过压力传导片获取触头箍紧弹簧施加的压力值并传给控制主板进行处理，通过压力值可反映触头箍紧弹簧的张紧力，从而可以实时检查触头箍紧弹簧的张紧力；

2、本实用新型设置了温度传感器，且温度传感器是设于动触头的上端，可以实时监测动触头的温度，当温度过高时就可以进行排查，这样就可以检查因动触头发热而可能引起的动触头和导电臂连接过松问题；

3、本实用新型设置了***深度检测机构，可以测量静触头***到动触头内的深度，当深度不够时可以实时监测出来，这样就可以避免因***深度不够造成开关柜动触头和静触头接触不良，从而避免因动静触头结合不到位，导致三相相间短路等问题；

4、采用溅射薄膜式压力传感器技术，采用三压力测试点确定圆心的几何原理实现对圆形动触头的夹紧力采样，通过三个压力测试点的采样数据传输给控制主板，由控制主板的处理器芯片经过差分信号放大和高精度A/D转换后通过对三个压力监测数据进行加权均值处理实现对弹簧夹紧力精准测量，同时通过对三压力数据横向对比分析触头是否存在局部老化变形，是否对中；采用贴片式的半导体温度传感器实现对动触头温度进行接触式测温；采用激光反射光敏传感器接收原理，设置激光发射管，当静触头***动触头时，遮挡激光发射阵列面，通过将接收阵列接收的激光信号转换为对应的***深度；实现对开关柜动触头的弹簧夹紧力(压力传感器)、静触头***深度(***深度传感器)及动触头温度(温度传感器)进行实时监测，三合一监测更准确；

5、利用触头紧箍弹簧与均压弹簧的相互作用力实现了动触头组件与复合式传感器之间卡扣式插拔安装，无需绑扎固定，避免了绑扎方式因轧带断裂对设备造成安全隐患；

6、采用取电环和取电线圈这种CT取电供电方式，无需再布线，大大的减少了作业时间，降低了施工人员劳动强度，提高了施工的效率，节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例中复合式传感器与动触头组件的装配图。

图2为本实用新型实施例中支架的立体图之一。

图3为本实用新型实施例中支架的立体图之二。

图4为本实用新型实施例中控制主板、第一压力采集模块和取电电源板安装在支架上的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中控制主板和第二压力采集模块安装在支架上的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中复合式传感器的结构示意图(去除保护罩)。

图7为本实用新型实施例中复合式传感器的***图(去除取电线圈和取电环)。

图8为本实用新型实施例中温度传感器安装于动触头上的示意图。

图9为本实用新型实施例中压力传导片的结构示意图。

图10为本实用新型实施例中***深度检测机构的***图。

图11为本实用新型实施例中外壳主体的结构示意图。

图12为本实用新型实施例中激光发射管的结构示意图。

图13为本实用新型实施例中支撑架的结构示意图。

图14为本实用新型实施例中动触头组件安装于支撑架的结构示意图。

图15为本实用新型实施例中复合式传感器与动触头组件配合的完整结构图。

图16为本实用新型实施例中数据采集装置的整体结构图。

图17为本实用新型实施例中数据采集装置的***图。

图18为本实用新型实施例中压力传导片的杠杆原理图。

图19为本实用新型实施例中取电线圈和取电环的取电原理图。

图20为本实用新型实施例中控制主板的线路连接示意图。

图21为本实用新型实施例中电源供电电路的供电连接示意图。

图22为本实用新型实施例中数据采集控制器的线路连接示意图。

图23为本实用新型实施例中一种开关柜在线监测综合分析***的结构图。

图24为本实用新型实施例中复合式传感器的工作流程图。

图25为本实用新型实施例中数据采集控制器的工作流程图。

图中附图标识为：

100-复合式传感器、1-支架、11-空腔、12-第一圆环型槽、13-第二圆环型槽、14-底座、15- 安放长板、16-安放短板、17-第一凹槽、18-第二凹槽、19-开孔、110-安放平板、111-安放槽、112- 限位柱、113-固定槽、2-控制主板、21-处理器芯片、22-无线收发电路、23-信号采集电路、24- 存储电路、25-电源供电电路、3-第一压力采集模块、4-第二压力采集模块、5-压力传感器、6-压力传导片、61-凸台、62-第一卡槽、63-第二卡槽、64-第三卡槽、7-均压弹簧、8-温度传感器、81- 导热体、9-***深度检测机构、91-激光发射模组、92-外壳盖板、93-检测电路板、94-外壳主体、 95-U型槽、951-凸块、96-弹性定位珠、97-激光发射管、98-安装槽、99-安装孔、10-取电电源机构、101-取电电源板、102-取电线圈、103-取电环、104-电源管理芯片、105-保护芯片、11A-保护罩、11B开口；

200-动触头组件、201-动触头、300-四触头箍紧弹簧、400-静触头组件、500-支撑架、501- 安装片、502-立柱、503-定位槽、600-开关柜、700-数据采集装置、701-外壳、702-数据采集控制器、703-通信接口盖板、704-天线接口盖板、705-天线、706-限位槽、707-螺丝孔、708-端子连接口、709-通孔、710-USB连接口、711-天线孔、712-电源管理模块、713-处理器模块、714-存储模块、715-无线收发模块、716-端子连接器、717-USB连接器；800-后台终端。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

如图1-图22所示，本实施例中的一种复合式传感器，所述复合式传感器100包括：

一支架1，所述支架1是整个复合式传感器100的外壳部分，所述支架1呈圆柱形；所述支架 1内部具有一空腔11，所述空腔11用于静触头组件400***；所述支架1上端设有一第一圆环型槽12，所述第一圆环型槽12用于放置控制主板2；所述支架1上方外圈设有一第二圆环型槽13，所述第二圆环型槽13用于放置均压弹簧7；所述支架1底部设有一底座14，所述底座14上设有一安放长板15和一安放短板16，所述安放长板15用于第一压力采集模块3，所述安放短板16用于放置第二压力采集模块4；所述第二圆环型槽13内纵向均匀分布有至少三个第一凹槽17，所述第一凹槽17用于放置压力传导片6的上端；所述底座14上位于第一凹槽17的正下方位置设有对应个数的第二凹槽18，所述第二凹槽18用于放置压力传导片6的下端；所述底座14的对应位置上设有一开孔19，所述开孔19用于放置温度传感器8；

一控制主板2，所述控制主板2安装于第一圆环型槽12内；所述控制主板2为数据处理MCU 及无线通信主板，主要负责压力信号、温度信号和***深度信号的接收和处理，然后把数据通过无线收发电路传输给数据采集装置700；

一第一压力采集模块3，所述第一压力采集模块3安装于安放长板15上；所述安放长板15的两端设有固定槽113，所述第一压力采集模块3两端卡设于固定槽113内进行固定；

一第二压力采集模块4，所述第二压力采集模块4安装于安放短板16上；所述安放短板16的两端设有固定槽113，所述第二压力采集模块4两端卡设于固定槽113内进行固定；所述第一压力采集模块3和第二压力采集模块4通过采集压力传感器5的微小信号后，经过运算放大器放大为处理器芯片21能够识别的信号，再发送给控制主板2；

至少三压力传感器5，所述压力传感器5安装于支架1外侧，并位于第一凹槽17与第二凹槽 18之间；

至少三压力传导片6，所述压力传导片6的上端安装于第一凹槽17内，其中端贴于压力传感器5，其下端安装于第二凹槽18内；

一均压弹簧7，所述均压弹簧7安装于第二圆环型槽13内，所述均压弹簧7是拉簧，以首尾相接的方式连接，并压于压力传导片6的上端；所述压力传导片6的下端用于接触动触头组件200 的两触头箍紧弹簧300；

一温度传感器8，所述温度传感器8安装于开孔19上，并贴设于动触头组件200中任意一动触头201的上端；

一***深度检测机构9，所述***深度检测机构9安装于动触头组件200的动触头201上，用于监测静触头组件400***到动触头组件200内部时的***深度；及

一取电电源机构10，所述取电电源机构10安装于第二圆环型槽13和底座14之间；

所述控制主板2分别与取电电源机构10、第一压力采集模块3、第二压力采集模块4、温度传感器8和***深度检测机构9电连接，所述第一压力采集模块3与至少两所述压力传感器5电连接，所述第二压力采集模块4与至少一所述压力传感器5电连接；所述控制主板2与取电电源机构10、第一压力采集模块3、第二压力采集模块4、温度传感器8和***深度检测机构9通过连接线的方式进行连接。三个所述压力传感器5分别通过连接线的方式与第一压力采集模块3和第二压力采集模块4进行连接。通过压力传感器5采集触头箍紧弹簧300施加的压力值，通过压力值可反映触头箍紧弹簧的张紧力，从而可以实时检查触头箍紧弹簧的张紧力；通过温度传感器8采集动触头组件 200的温度，防止因温度过高带来的隐患；通过***深度检测机构9采集静触头组件400***到动触头组件200的深度，避免动静触头接触不到位的情况。

在本实施例中，所述***深度检测机构9包括至少一激光发射模组91，每个所述激光发射模组91包括一外壳盖板92、一检测电路板93及一外壳主体94，所述检测电路板93安装于外壳主体 94上，所述外壳盖板92盖合于外壳主体94；所述检测电路板93通过嵌入到外壳主体94的安装槽 98之中，所述外壳盖板92通过其两端倒钩的方式***到外壳主体91两端的安装孔99处；所述外壳主体94上设有一U型槽95，所述U型槽95的一端内壁设有一组弹性定位珠96，所述动触头组件200的一动触头201***U型槽95内，并通过弹性定位珠96进行定位；所述U型槽95的另一端连接有一凸块951，所述凸块951上纵向相切分布有一组激光发射管97，所述检测电路板93分别与激光发射管97和控制主板2电连接。

在本实施例中，如图12和图14所示，所述激光发射模组91的数量为2时,第一个所述激光发射模组91中的凸块96上端到最上方激光发射管97的内圆的上端之间距离为H1,第二个所述激光发射模组91中的凸块96上端到最上方激光发射管97的内圆的上端之间距离为H2，且H2＞H1；每组激光发射管97纵向相切分布，所有所述激光发射管97的尺寸大小一样，其内圆直径为d，即光斑大小为d，外圆直径为D，D＝2d且H2-H1＝d，这样可以保证静触头组件400***后能连续接触到激光发射管97的内圆发出的激光，确保深度检测的准确性；

例如：如图12和图14所示：动触头201上端最早与静触头组件400接触的位置与支撑架500 顶端之间的间距L1固定为10mm,加上支撑架500顶端与激光发射模组91顶端的距离L2为2mm,第一个所述激光发射模组91中的凸块96上端到最上方激光发射管97的内圆的上端之间距离H1为 2mm,第二个所述激光发射模组91中的凸块96上端到最上方激光发射管97的内圆的上端之间距离 H2为4mm，第一个所述激光发射模组91的激光发射管97的个数为3，其激光管地址号n由上到下依次为1,3,5；第二个所述激光发射模组91的激光发射管97的个数为3，其激光管地址号由上到下依次为2,4,6；所有所述激光发射管97的尺寸大小一样，其内圆直径d为2mm，即光斑大小为 d,外圆直径D为4mm；激光发射管间距(激光管地址号为1的圆心到激光管地址号为2的圆心之间距离)H3为2mm；两激光发射模组91的顶端放置高度一致；

则动触头201上端最早与静触头组件400接触的位置到激光发射模组91顶端的距离为 L1+L2＝10+2＝12mm,因此当测到第一个激光发射模组91的激光发射管97的反射信号时则触头***的深度为10+2+2＝14mm，又因为H2-H1＝2mm，且每个激光发射管97的光斑大小都为2mm。因此两组激发射模组91同系列号激光的光斑之间的距离相差2mm，所以两组激光发射模组91的激光发射管97 之间就形成一条完全照射的区域，在此区域内又根据遮挡到不同激光发射管97反射回来的光照强度算出静触头组件400***的深度。

即静触头组件400***的深度M＝L1+L2+H1+(激光管地址号-1)*激光发射管间距+(接收光强度/全反射光强度)*激光管的光斑大小＝L1+L2+H1+(n-1)*H3+(接收光强度/全反射光强度)*d。

激光管地址号为有反射光信号返回的采集模块轮询地址。接收光强度为轮询激光管最后返回激光管地址的光照强度(光照强度通过光敏传感器可获得)。全反射光强度为触头遮挡整个激光光斑时反射的光强度。

例如静触头组件400的***深度为19.5mmm，根据公式：19.5＝10+2+2+(3-1)*2+0.75*2。

在本实施例中，所述取电电源机构10包括一取电电源板101、一取电线圈102及一取电环103，所述底座14上设有一安放平板110和一安放槽111，所述取电电源板101安装于安放平板110上，所述安放平板110的两端设有固定槽113，所述取电电路板101两端卡设于固定槽113内进行固定；所述取电线圈102安装于安放槽111内；所述第二圆环型槽13的下表面与底座14的上表面之间设有复数个限位柱112，所述取电环103穿设于取电线圈102与限位柱112内，并围在支架1外圈；所述取电电源板101分别与取电线圈102和控制主板2电连接，所述取电线圈102与取电环103 磁性连接；所述取电环103用于在线取电，所述取电环103穿过多个的限位柱112后，再穿过取电线圈102，所述取电线圈102通过连接线与取电电源板101连接。

如图19所示，箭头为交流电。复合式传感器100中，有取电环103围绕在支架1外圈。根据电磁感应现象，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流和产生感应电动势。取电环103的作用是相当于铁芯，取电线圈102的作用是相当于闭合电路的一部分导体。因此，交流电产生变化的磁场，取电线圈在变化的磁场中感应出感应电流和感应电动势。但是由于感应出来的电动势是交流电，因此取电电源板101上的电源管理芯片104是把取电线圈 102所感应出来的感应电动势通过电源管理芯片104上的整流电路转化为直流电，整流电路后面接有过压钳位电路将整流后的直压电钳制在一个安全电压内，然后将经过钳制保护的电压一路经过电压采样电路后接入控制主板2，一路经过稳压电路供给控制主板2的电源供电电路25。

由于复合式传感器100的电源是由在线取电，取电环103在工频的交流电流下，通过取电线圈 102可以感应出交流电流，交流电流经过取电电源板101整流和滤波之后，传给电源供电电路25，以供给后级的压力传感器5、温度传感器8和***深度检测机构9使用。复合式传感器100的控制主板2在监测到取电的电源达到可工作的要求时，便会启动压力传感器5、温度传感器8和***深度检测机构9进行数据的检测。分别是监测动触头201的触头箍紧弹簧300的压力、动触头201 的温度和静触头组件400(触臂)的***深度。然后经过无线传输方式把数据传输到数据采集装置 700。

在本实施例中，所述取电电源板101上设置有一电源管理芯片104和一保护芯片105，所述电源管理芯片104分别与保护芯片105、取电线圈102和控制主板2电连接；所述保护芯片105可以在一次性发送大电流的情况下对电源进行控制，从而保护后级电路板。

在本实施例中，所述控制主板2上设有一处理器芯片21、一无线收发电路22、一信号采集电路23、一存储电路24和一电源供电电路25，所述处理器芯片21分别与无线收发电路22、信号采集电路23、存储电路24和电源供电电路25电连接，所述信号采集电路23分别与第一压力采集模块3、第二压力采集模块4、温度传感器8和***深度检测机构9电连接，所述电源供电电路25 分别与取电电源机构10中的电源管理芯片104、第一压力采集模块3、第二压力采集模块4、温度传感器8和***深度检测机构9电连接。

在本实施例中，所述第一凹槽17、第二凹槽18、压力传感器5和压力传导片6的数量均为3，每两个所述第一凹槽17之间、每两个第二凹槽18之间、每两个所述压力传感器5之间以及每两个所述压力传导片6之间均呈120°均匀分布；即三个所述压力传感器5分别以两两120°的方式沿着支架1设置，三个压力传感器5可以确定三个压力测试点，进而确定圆心位置，能够更平衡更稳定地测量压力，使得测试结果更准确。

在本实施例中，每一所述压力传导片6内侧中部设有一凸台61，所述压力传导片6外侧上端设有一第一卡槽62，所述压力传导片6外侧下端设有一第二卡槽63和一第三卡槽64，所述凸台 61贴合于压力传感器5，所述均压弹簧7卡设于第一卡槽62内，两所述触头箍紧弹簧300分别卡设于第二卡槽63和第三卡槽64内，形成一以凸台61为支撑点的杠杆；

如图18所示，均压弹簧7和两个触头箍紧弹簧300分别为拉簧。其分别施力于压力传导片6 的两端。其中，压力传导片6的凸台61是一个支撑点，压力传感器5作为支撑平面。整个结构就像跷跷板一样。

初始状态时(即压力传导片6没有与两个触头箍紧弹簧300接触时)，压力传导片6在均压弹簧7压力的作用下，压力传导片6的凸台61下方向外翘起，上端向里挤压，压力传导片6与压力传感器5接触点向上偏移，因没有下方的平衡力，此时压力传感,5基本不受力。当两个触头箍紧弹簧300的力作用于压力传导片6后，在其力的作用下，压力传导片6的凸台61下方向里挤压，则压力传导片6的凸台61上方向外翘起，压力传导片6于压力传感器5接触点向下偏移达到平衡。此时压力传感器5测得的力为均压弹簧7与两个触头箍紧弹簧300作用的合力。因为接触点在压力传感器5中点处，则两个触头箍紧弹簧300的合力为压力传感器5所测试的力的一半。

在本实施例中，还包括一保护罩11A，所述保护罩11A上表面设有一与空腔11相匹配的开口 11B，且所述保护罩11A套设于支架1。

在本实施例中，所述取电环103为坡莫合金片；

所述取电线圈102为CT取电线圈；

所述温度传感器8为贴片式的半导体温度传感器；

所述温度传感器8的下端通过导热体81与动触头组件200中任意一动触头201的上端贴合进行导热；

所述导热体81为导热硅胶或者绝缘导热片；

所述压力传感器5通过螺丝51固定于支架1外侧。

为解决上述问题之二，本实用新型提供了一种开关柜在线监测综合分析***，实时监测数据，避免安全隐患。

本实用新型的问题之二，是这样实现的：

如图23所示，本实用新型的一种开关柜在线监测综合分析***，包括一复合式传感器100、一动触头组件200、四触头箍紧弹簧300、一静触头组件400、一支撑架500、一开关柜600、一数据采集装置700及一后台终端800；所述后台终端800为上位机；所述动触头组件200固定于支撑架500外端，所述动触头组件200的上端和下端通过触头箍紧弹簧300进行紧固，且所述动触头组件200底部安装于开关柜600上；所述复合式传感器100包括：

一支架1，所述支架1内部具有一空腔11，所述支架1上端设有一第一圆环型槽12，所述支架1上方外圈设有一第二圆环型槽13，所述支架1底部设有一底座14，所述底座14上设有一安放长板15和一安放短板16，所述第二圆环型槽13内纵向均匀分布有至少三个第一凹槽17，所述底座14上位于第一凹槽17的正下方位置设有对应个数的第二凹槽18，所述底座14的对应位置上设有一开孔19；

一控制主板2，所述控制主板2安装于第一圆环型槽12内；

一第一压力采集模块3，所述第一压力采集模块3安装于安放长板15上；

一第二压力采集模块4，所述第二压力采集模块4安装于安放短板16上；

至少三压力传感器5，所述压力传感器5安装于支架1外侧，并位于第一凹槽17与第二凹槽 18之间；

至少三压力传导片6，所述压力传导片6的上端安装于第一凹槽17内，其中端贴于压力传感器5，其下端安装于第二凹槽18内；

一均压弹簧7，所述均压弹簧7安装于第二圆环型槽13内，并压于压力传导片6的上端；位于上方的两所述触头箍紧弹簧300压于所述压力传导片6的下端；

一温度传感器8，所述温度传感器8安装于开孔19上，并贴设于动触头组件200中任意一动触头201的上端；

一***深度检测机构9，所述***深度检测机构9安装于动触头组件200的动触头201上，所述静触头组件400穿过空腔11***到动触头组件200内部；通过所述***深度检测机构9监测静触头组件400***到动触头组件200内部时的***深度；及

一取电电源机构10，所述取电电源机构安装于第二圆环型槽和底座之间；

所述控制主板2分别与取电电源机构10、第一压力采集模块3、第二压力采集模块4、温度传感器8和***深度检测机构9电连接，所述第一压力采集模块3与至少两所述压力传感器5电连接，所述第二压力采集模块4与至少一所述压力传感器5电连接；所述控制主板2与数据采集装置700 无线连接，所述数据采集装置700连接至后台终端800。

所述数据采集装置700包括一外壳701、一数据采集控制器702、一通信接口盖板703、一天线接口盖板704及一天线705，其中所述外壳701中有限位槽706，所述数据采集控制器702通过限位槽706固定在外壳701内部；所述通信接口盖板703上设有四个螺丝孔707，用于通过螺丝(未图示)与外壳701的前端相固定；所述通信接口盖板703上设有一端子连接口708，用于端子连接器716通过该端子连接口708与上位机相连接，从而使上位机获取数据采集装置700中的数据；所述通信接口盖板703上设有两个通孔709，用于突出指示灯显示；所述通信接口盖板703上设有一个USB连接口710，用于USB连接器717通过该USB连接口710与上位机相连接，从而使上位机获取数据采集装置700中的数据；所述天线接口盖板704上设有四个螺丝孔707，用于通过螺丝(未图示)与外壳701的后端相固定；所述天线接口盖板704上设有一天线孔711，所述天线705穿过天线孔711与数据采集控制器702后端的天线芯片连接。

所述数据采集控制器702包括一电源管理模块712、一处理器模块713、一存储模块714、一无线收发模块715、一端子连接器716和一USB连接器717，所述处理器模块713分别与电源管理模块712、存储模块714、无线收发模块715、端子连接器716和USB连接器717电连接，所述数据采集控制器702上的无线收发模块715与控制主板2上的无线收发电路22无线连接，实现所述复合式传感器100所监测的数据可以实时无线传输给数据采集装置700；所述端子连接器716通过 RS485接口与后台终端800进行通讯，实现将监测的数据传输给后台终端800进行管理；所述USB 连接器717通过USB接口与后台终端800进行通讯，实现将监测的数据传输给后台终端800进行管理；电源管理模块712是使一定范围内的输入电压稳定到一定范围内的输出电压，供给后级电路使用。处理器模块713通过SPI通信协议和无线收发模块715进行通信，处理器模块713不断与无线收发模块715进行通信，查询其是否是接收到数据。若成功接收到数据，则处理器模块713把数据存储到存储模块714后继续进行数据的查询。

所述数据采集装置700不断查询无线收发模块715是否接收到数据，若接收到数据，则会把数据保存到存储模块714里面，然后继续进行查询无线收发模块715是否接收到数据，否则，就一直查询无线收发模块715是否接收到数据。后台终端800通过USB或者RS485通信即可获取所监测的数据。

所述支撑架500包括两安装片501和复数个立柱502，上下两所述安装片501通过立柱502进行固定，每个所述安装片501外端设有复数个定位槽503，上下定位槽503的位置相对设置，所述动触头201的上端安装于上方的定位槽503内，所述动触头201的下端安装于下方的定位槽503 内。

如图24-图25所示，本实用新型提供了一种开关柜在线监测综合分析方法，该方法需提供上述的一种开关柜在线监测综合分析***，具体包括如下步骤：

步骤1、所述复合式传感器100进行上电初始化；

步骤2、通过所述控制主板2检测主电源的电量；

步骤3、根据电量判断主电源是否充足，若是，则所述控制主板2控制温度传感器8进行采集动触头组件200的温度信号，所述控制主板2控制***深度检测机构9进行采集静触头组件400 ***到动触头组件200内时的深度信号，所述控制主板2控制第一压力采集模块3和第二压力采集模块4，再由所述第一压力采集模块3和第二压力采集模块4控制压力传感器5进行采集触头箍紧弹簧300的压力信号，进入步骤4；否则进入休眠模式，在设定时间后重新进入工作模式，返回步骤2；

步骤4、所述控制主板2判断采集数据是否采集完成，若是，则接收采集的数据并进行处理后，通过无线通讯方式发送给数据采集装置700；否则进入休眠模式，在设定时间后重新进入工作模式，返回步骤2；

步骤5、所述数据采集装置700进行上电初始化；

步骤6、所述数据采集装置700实时查询无线收发模块715是否接收到数据，若是，则将数据进行保存；否则，继续查询无线收发模块715是否接收到数据；同时，所述数据采集装置700通过端子连接器716或USB连接器717与后台终端800进行RS485/USB通信，实时判断是否接收到数据，若是，则将数据返回给后台终端800；否则继续查询端子连接器716或USB连接器717是否接收到数据。

本实用新型设计一种能同时测量触头温度、触头***深度及触头夹紧力在线监测***。通过对触头温度、触头***深度和触头弹簧夹紧力三个参量的实时监测，利用人工智能算法通过海量的数据记录建立人工神经网络分析模型，实现对高压开关状态趋势的研判，打破仅仅依靠测量温度而造成的数据单一，分析不够明确的情况。可以多方位对开关的情况进行整体分析、判断，更加科技化、依据化做出安全预防与工作指导。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式传感器，其特征在于，包括：

一支架，所述支架内部具有一空腔，所述支架上端设有一第一圆环型槽，所述支架上方外圈设有一第二圆环型槽，所述支架底部设有一底座，所述底座上设有一安放长板和一安放短板，所述第二圆环型槽内纵向均匀分布有至少三个第一凹槽，所述底座上位于第一凹槽的正下方位置设有对应个数的第二凹槽，所述底座的对应位置上设有一开孔；

一控制主板，所述控制主板安装于第一圆环型槽内；

一第一压力采集模块，所述第一压力采集模块安装于安放长板上；

一第二压力采集模块，所述第二压力采集模块安装于安放短板上；

至少三压力传感器，所述压力传感器安装于支架外侧，并位于第一凹槽与第二凹槽之间；

至少三压力传导片，所述压力传导片的上端安装于第一凹槽内，其中端贴于压力传感器，其下端安装于第二凹槽内；

一均压弹簧，所述均压弹簧安装于第二圆环型槽内，并压于压力传导片的上端；所述压力传导片的下端用于接触动触头组件的两触头箍紧弹簧；

一温度传感器，所述温度传感器安装于开孔上，并贴设于动触头组件中任意一动触头的上端；

一***深度检测机构，所述***深度检测机构安装于动触头组件的动触头上，用于监测静触头组件***到动触头组件内部时的***深度；及

一取电电源机构，所述取电电源机构安装于第二圆环型槽和底座之间；

所述控制主板分别与取电电源机构、第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接，所述第一压力采集模块与至少两所述压力传感器电连接，所述第二压力采集模块与至少一所述压力传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述***深度检测机构包括至少一激光发射模组，每个所述激光发射模组包括一外壳盖板、一检测电路板及一外壳主体，所述检测电路板安装于外壳主体上，所述外壳盖板盖合于外壳主体；所述外壳主体上设有一U型槽，所述U型槽的一端内壁设有一组弹性定位珠，所述动触头组件的一动触头***U型槽内，并通过弹性定位珠进行定位；所述U型槽的另一端连接有一凸块，所述凸块上纵向相切分布有一组激光发射管，所述检测电路板分别与激光发射管和控制主板电连接。

3.根据权利要求2所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述激光发射模组的数量为2时,第一个所述激光发射模组中的凸块上端到最上方激光发射管的内圆的上端之间距离为H1,第二个所述激光发射模组中的凸块上端到最上方激光发射管的内圆的上端之间距离为H2，且H2＞H1；每组激光发射管纵向相切分布，所有所述激光发射管的尺寸大小一样，其内圆直径为d，即光斑大小为d，外圆直径为D，D＝2d且H2-H1＝d。

4.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述取电电源机构包括一取电电源板、一取电线圈及一取电环，所述底座上设有一安放平板和一安放槽，所述取电电源板安装于安放平板上，所述取电线圈安装于安放槽内；所述第二圆环型槽的下表面与底座的上表面之间设有复数个限位柱，所述取电环穿设于取电线圈与限位柱内，并围在支架外圈；所述取电电源板分别与取电线圈和控制主板电连接，所述取电线圈与取电环磁性连接；

所述取电电源板上设置有一电源管理芯片和一保护芯片，所述电源管理芯片分别与保护芯片、取电线圈和控制主板电连接。

5.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述控制主板上设有一处理器芯片、一无线收发电路、一信号采集电路、一存储电路和一电源供电电路，所述处理器芯片分别与无线收发电路、信号采集电路、存储电路和电源供电电路电连接，所述信号采集电路分别与第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接，所述电源供电电路分别与取电电源机构、第一压力采集模块、第二压力采集模块、温度传感器和***深度检测机构电连接。

6.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述第一凹槽、第二凹槽、压力传感器和压力传导片的数量均为3，每两个所述第一凹槽之间、每两个第二凹槽之间、每两个所述压力传感器之间以及每两个所述压力传导片之间均呈120°均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，每一所述压力传导片内侧中部设有一凸台，所述压力传导片外侧上端设有一第一卡槽，所述压力传导片外侧下端设有一第二卡槽和一第三卡槽，所述凸台贴合于压力传感器，所述均压弹簧卡设于第一卡槽内，两所述触头箍紧弹簧分别卡设于第二卡槽和第三卡槽内，形成一以凸台为支撑点的杠杆。

8.根据权利要求1所述的一种复合式传感器，其特征在于，还包括一保护罩，所述保护罩上表面设有一与空腔相匹配的开口，且所述保护罩套设于支架。

9.根据权利要求4所述的一种复合式传感器，其特征在于，所述取电环为坡莫合金片；

所述取电线圈为CT取电线圈；

所述温度传感器的下端通过导热体与动触头组件中任意一动触头的上端贴合进行导热；

所述导热体为导热硅胶或者绝缘导热片；

所述安放长板、安放短板和安放平板的两端均设有固定槽，所述第一压力采集模块、第二压力采集模块和取电电路板均通过两边的固定槽进行固定；

所述压力传感器通过螺丝固定于支架外侧。

10.一种开关柜在线监测综合分析***，包括一开关柜、一动触头组件、一支撑架、四触头箍紧弹簧、一静触头组件、一数据采集装置及一后台终端；其特征在于，还包括一结构如权利要求1-9任一所述的复合式传感器；所述动触头组件固定于支撑架外端，所述动触头组件的上端和下端通过触头箍紧弹簧进行紧固，且所述动触头组件底部安装于开关柜上；位于上方的两所述触头箍紧弹簧压于所述压力传导片的下端；所述静触头组件穿过空腔***到动触头组件内部，通过所述***深度检测机构监测静触头组件***到动触头组件内部时的***深度；所述控制主板与数据采集装置无线连接，所述数据采集装置连接至后台终端。

Images