本實(shí)用新型涉及輸電線路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)中電力電纜分布廣、跨度大、環(huán)境復(fù)雜，氣候環(huán)境非常惡劣，而且供電劇場(chǎng)較長(zhǎng)，對(duì)電力電纜的正常運(yùn)行造成了很大的干擾。由于一些城市規(guī)劃，有些電力線纜只能從地底下通過，這就對(duì)地底下的電力電纜的要求就更高了。特別在高壓電力電纜輸電線路中，6~10KV電纜平均每300~500m就有一處電纜接頭，其運(yùn)行溫度是反映運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，而中間接頭是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中最薄弱的環(huán)節(jié)。在高用電負(fù)荷的情況下，電纜接頭溫度急劇升高超過了所承受的臨界溫度時(shí)，就有可能引起電纜接頭爆炸，造成供電系統(tǒng)大范圍停電。不僅對(duì)電力電纜造成危害，更主要是可能對(duì)人身安全造成傷害。目前均是通過人工巡查的方式對(duì)電纜接頭溫度進(jìn)行檢測(cè)，但是人工巡查方式存在巡查不夠準(zhǔn)確、不及時(shí)、且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，如何有效地對(duì)地下專用電力電纜進(jìn)行檢測(cè)和故障點(diǎn)及時(shí)判斷，是當(dāng)前要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置，當(dāng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電纜接頭數(shù)據(jù)異常時(shí)，提醒工作人員及時(shí)采取相關(guān)處理措施，有效防止因電纜接頭溫度過多引發(fā)的火災(zāi)，大范圍停電等事故；在電纜接頭處增加防爆器實(shí)現(xiàn)冷卻，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜接頭的檢測(cè)及主動(dòng)性防護(hù)，確保電力系統(tǒng)的正常工作。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：

一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置，包括電源供電模塊、直流穩(wěn)壓模塊、中央核心控制單元、溫度數(shù)據(jù)采集模塊、無線傳輸模塊。

所述電源供電模塊的輸出端連接直流穩(wěn)壓模塊的輸入端，直流穩(wěn)壓模塊的輸出端連接中央核心控制單元的輸入端，所述中央核心控制單元的輸入端連接溫度數(shù)據(jù)采集模塊；

所述中央核心控制單元連接防爆器，所述中央核心控制單元的輸出端通過無線傳輸模塊連接巡檢設(shè)備，巡檢設(shè)備通過RS485串行接口連接主控機(jī)。

所述電源供電模塊為卡環(huán)感應(yīng)取電裝置，所述卡環(huán)感應(yīng)取電裝置安裝在高壓線路上。

所述直流穩(wěn)壓模塊采用穩(wěn)壓芯片LM2596-5P，穩(wěn)壓芯片LM2596-5P用于將+12V電壓轉(zhuǎn)換到5V電壓，轉(zhuǎn)換精度高，可降低功耗。

所述中央核心控制單元采用單片機(jī)MSP430F149作為控制核心，用于完成多個(gè)溫度采集數(shù)據(jù)處理與控制。MSP430F149單片機(jī)具有多種低功耗工作模式，可以快速進(jìn)行切換，在沒有事件發(fā)生時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)；事件發(fā)生時(shí)，通過中斷可以在6/zs內(nèi)喚醒CPU，事件處理完畢后，再次進(jìn)入低功耗狀態(tài)。

所述溫度數(shù)據(jù)采集模塊采用TMP100數(shù)字溫度傳感器，多個(gè)TMP100數(shù)字溫度傳感器安放在電纜接頭表面。TMP100數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部封裝二極管溫度傳感單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，可以方便進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，具有超低功耗優(yōu)點(diǎn)。

所述無線傳輸模塊包括無線收發(fā)芯片NRF401，其用于中央核心控制單元接收的數(shù)據(jù)與巡檢設(shè)備之間的傳送。

所述巡檢設(shè)備為手持式，巡檢設(shè)備用于現(xiàn)場(chǎng)電纜接頭溫度的檢測(cè)與顯示。手持式設(shè)備具有無直接接觸，方便等優(yōu)點(diǎn)，可以快速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用。

所述防爆器直接安裝在地下電纜接頭上，當(dāng)檢測(cè)溫度高于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，防爆器自動(dòng)開啟，實(shí)現(xiàn)降溫防爆。防爆器不僅可以實(shí)現(xiàn)電纜接頭爆炸，還可以實(shí)現(xiàn)降溫，能夠?qū)纹瑱C(jī)控制單元的控制信號(hào)快速接收。

所述中央核心控制單元的輸入端連接定時(shí)喚醒模塊，所述定時(shí)喚醒模塊采用DS1302芯片，用于定時(shí)向中央核心控制單元提供終端信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)通斷喚醒，降低功耗。

采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置，通過采用卡環(huán)感應(yīng)取電裝置實(shí)現(xiàn)電能的供給，利用溫度數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)地下電纜接頭溫度采集，通過中央核心控制單元完成數(shù)據(jù)分析與處理，并通過無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與巡檢設(shè)備無線傳輸，同時(shí)巡檢設(shè)備通過串行接口和主控機(jī)進(jìn)行通訊，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，同時(shí)主控機(jī)可顯示出電纜接頭溫度數(shù)據(jù)歷史走勢(shì)。當(dāng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電纜接頭數(shù)據(jù)異常時(shí)，主控機(jī)顯示屏?xí)詣?dòng)彈出報(bào)警窗口，提醒工作人員及時(shí)采取相關(guān)處理措施，有效防止因電纜接頭溫度過多引發(fā)的火災(zāi)，大范圍停電等事故。在電纜接頭處增加防爆器，實(shí)現(xiàn)冷卻，并對(duì)電纜接頭的檢測(cè)及主動(dòng)性防護(hù)，確保電力系統(tǒng)的正常工作。本實(shí)用新型裝置可實(shí)現(xiàn)高度智能化，可操作性強(qiáng)，節(jié)能實(shí)用，安全可靠性高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型的溫度數(shù)據(jù)采集電路圖。

圖3為本實(shí)用新型定時(shí)喚醒電路圖。

圖4為本實(shí)用新型無線收發(fā)電路圖。

圖5為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路圖。

圖6為本實(shí)用新型的直流穩(wěn)壓模塊電路原理圖。

具體實(shí)施方式

一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置，包括電源供電模塊、直流穩(wěn)壓模塊、中央核心控制單元、溫度數(shù)據(jù)采集模塊、無線傳輸模塊。

所述電源供電模塊的輸出端連接直流穩(wěn)壓模塊的輸入端，直流穩(wěn)壓模塊的輸出端連接中央核心控制單元的輸入端，所述中央核心控制單元的輸入端連接溫度數(shù)據(jù)采集模塊。所述中央核心控制單元連接防爆器，所述中央核心控制單元的輸出端通過無線傳輸模塊連接巡檢設(shè)備，巡檢設(shè)備通過RS485串行接口連接主控機(jī)。

所述電源供電模塊為卡環(huán)感應(yīng)取電裝置，所述卡環(huán)感應(yīng)取電裝置安裝在高壓線路上。

所述直流穩(wěn)壓模塊采用穩(wěn)壓芯片LM2596-5P，穩(wěn)壓芯片LM2596-5P用于將+12V電壓轉(zhuǎn)換到5V電壓。

所述中央核心控制單元采用單片機(jī)MSP430F149作為控制核心，用于完成多個(gè)溫度采集數(shù)據(jù)處理與控制。

所述溫度數(shù)據(jù)采集模塊采用TMP100數(shù)字溫度傳感器，多個(gè)TMP100數(shù)字溫度傳感器安放在電纜接頭表面。

所述無線傳輸模塊包括無線收發(fā)芯片NRF401，其用于中央核心控制單元接收的數(shù)據(jù)與巡檢設(shè)備之間的傳送。

所述巡檢設(shè)備為手持式，巡檢設(shè)備用于現(xiàn)場(chǎng)電纜接頭溫度的檢測(cè)與顯示。

所述防爆器直接安裝在地下電纜接頭上，當(dāng)檢測(cè)溫度高于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，防爆器自動(dòng)開啟，實(shí)現(xiàn)降溫防爆。

所述中央核心控制單元的輸入端連接定時(shí)喚醒模塊，所述定時(shí)喚醒模塊采用DS1302芯片，用于定時(shí)向中央核心控制單元提供終端信號(hào)，降低功耗。

圖2為溫度數(shù)據(jù)采集電路圖，TMP100是TI公司的12C總線數(shù)字溫度傳感器。在SOT23-6封裝中集成了二極管溫度傳感單元、A／D轉(zhuǎn)換單元、OSC單元、內(nèi)部寄存器和12C串行總線接口，除電源的0.1f去耦電容以及IC總線所需的兩個(gè)上拉電阻外，不加其它外圍元件，測(cè)溫精度達(dá)0.0625℃。該傳感器顯著的特點(diǎn)是超低功耗：靜態(tài)工作電流僅45A，關(guān)斷電流僅0.1A。其芯片本身就是溫度感應(yīng)裝置，以低熱阻的金屬作為導(dǎo)熱裝置，將GND引腳直接連接在金屬上，熱量通過封裝傳人二極管溫度傳感單元。芯片的工作電壓為2．OV～5．0V，溫度范圍為-55℃～+125℃。

圖3為定時(shí)喚醒電路圖，Ds1302是一種高性能、低功耗的I2C總線接口實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三條口線，即：串行時(shí)鐘SCLK 、數(shù)據(jù)線I／O及RST。VCC2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供電源，在這種運(yùn)行方式下，VCC1連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能夠保存時(shí)間信息及數(shù)據(jù)。DS1302由兩者中的較大者供電，當(dāng)VCC2大于VCC14-O．2V時(shí)，VCC2給DS1302供電，當(dāng)VCC2小于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用VCCl的時(shí)候，DS1302由vI 1供電。具有自動(dòng)掉電保護(hù)和上電復(fù)位功能。由于MSP430F179具有令所有振蕩器都停止工作、所有功能都處于休眠狀態(tài)的低功耗模式，并且還能夠通過任何一種外部中斷將其喚醒。本實(shí)用新型選取時(shí)鐘芯片DS1302作為保持活動(dòng)器件，進(jìn)而最大限度降低了系統(tǒng)的功耗。DS1302具有定時(shí)輸出中斷信號(hào)的功能，當(dāng)系統(tǒng)需要運(yùn)行時(shí)，向單片機(jī)提供中斷信號(hào)，使其被激活并作為核心控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、無線傳輸?shù)裙δ堋?/p>

圖4為無線收發(fā)電路圖，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)某監(jiān)控裝置收到巡檢設(shè)備發(fā)出的激活信號(hào)后，單片機(jī)控制器從外部存儲(chǔ)器單元取出相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，通過無線傳輸模塊上傳至巡檢設(shè)備。本實(shí)用新型的無線傳輸模塊采用挪威Nordic公司研制的nRF401無線收發(fā)器件，藍(lán)牙核心技術(shù)設(shè)計(jì)，采用抗干擾能力強(qiáng)的FSK調(diào)制方式，工作頻率穩(wěn)定可靠，外圍元件少，適合于便攜式手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度和ISM 頻段433MHz的載波頻率，nRF401滿足無線管制要求，無需使用許可證。nRF401能夠在待機(jī)與普通模式、發(fā)送與接收狀態(tài)間互相轉(zhuǎn)換。通過下拉電阻方式與單片機(jī)MSP430F149連接，這樣當(dāng)單片機(jī)相應(yīng)端口處于輸入狀態(tài)時(shí)，在下拉電阻的作用下，電流消耗基本為0。由于MSP430系列單片機(jī)都自帶串行通信端口，可直接與nRF401收發(fā)電路相連，無需電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)MSP430F149的P4．7，P4．6端口發(fā)出的控制信號(hào)，可以通過nRF401的串行外圍設(shè)備接口CS、RF—PWR來設(shè)定射頻模塊的工作頻段、輸出功率。

圖5為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路圖。由于電纜接頭從出現(xiàn)故障到發(fā)生事故時(shí)間較長(zhǎng)，所以無需較高頻率采集數(shù)據(jù)，如果存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)量過小，巡檢頻率過高，會(huì)造成人力浪費(fèi)。另一方面，如果存儲(chǔ)量過大，不但增加了系統(tǒng)功耗而且增加了設(shè)備成本。本實(shí)用新型選擇了ATMEL公司的AT24C256作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元核心芯片。端口SDA、SDL以及WP分別與MSP430F149的P1．5～P1．7口通過上拉電阻連接，MSP430F149通過端口P1．7來控制AT24C256的寫保護(hù)開關(guān)。當(dāng)P1．7在輸入狀態(tài)時(shí)，由于上拉電阻的作用，wP保持高電平，電流消耗近似為0。需要寫入的時(shí)候，將P1-7端口設(shè)置為輸出狀態(tài)，輸出低電平，使WP引腳電位變成0，消耗電流約為0．3mA，寫入結(jié)束后，P1．7重新變?yōu)檩斎霠顟B(tài)，對(duì)AT24C256進(jìn)行寫保護(hù)。

圖6為直流穩(wěn)壓模塊電路原理圖。系統(tǒng)中需要穩(wěn)壓電源供電的主要有單片機(jī)、溫度傳感器。由于單片機(jī)、溫度傳感器需要5V的直流電源供電。故采用穩(wěn)壓芯片LM2596-5P，輸入為+12V的直流電壓，得到5V電源。

采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型一種高壓電力電纜接頭溫度無線檢測(cè)控制裝置，通過采用卡環(huán)感應(yīng)取電裝置實(shí)現(xiàn)電能的供給，利用溫度數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)地下電纜接頭溫度采集，通過中央核心控制單元完成數(shù)據(jù)分析與處理，并通過無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與巡檢設(shè)備無線傳輸，同時(shí)巡檢設(shè)備通過串行接口和主控機(jī)進(jìn)行通訊，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，同時(shí)主控機(jī)可顯示出電纜接頭溫度數(shù)據(jù)歷史走勢(shì)。當(dāng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電纜接頭數(shù)據(jù)異常時(shí)，主控機(jī)顯示屏?xí)詣?dòng)彈出報(bào)警窗口，提醒工作人員及時(shí)采取相關(guān)處理措施，有效防止因電纜接頭溫度過多引發(fā)的火災(zāi)，大范圍停電等事故。在電纜接頭處增加防爆器，實(shí)現(xiàn)冷卻，并對(duì)電纜接頭的檢測(cè)及主動(dòng)性防護(hù)，確保電力系統(tǒng)的正常工作。