供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统

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技术领域\n本发明涉及一种用于供电设备的温度记录器，和温度记录与控制系 统，特别涉及一种用于供电设备的，可以监测供电设备，诸如供电线路， 夹子，和绝缘子中的温度变化的温度记录器，和温度记录与控制系统。\n背景技术\n在供电设备中，如供电线路和变电站，维护/检测工作迄今主要由工 人用肉眼观测。无论如何，在供电设备的某些安装环境和规模，很难实施 满意的维护工作。例如，在群山之间，高地，或多雪的寒冷地区，对于供 电设备进行检测时，工作负担很重，而且在某些恶劣的天气或类似的情况 下，检测工作是危险的。为解决上述问题，例如，已公开的日本专利第 162280/1998号，发表了一种供电线路监测系统。该供电线路监测系统包 括一个无线电传感器，传感器可由装在供电线路上的一个嵌入式变压器获 得电能，一个设置在输电塔架上的接收机/发送机，和一个光电信号组传 感器，对接收机/发送机收到的无线电传感器的输出进行光电转换，并将 转换的数据，通过一个光导纤维合成材料的架空地线(OPGW)，发送到设 置在变电站的监测装置。光(连续光)由变电站通过OPGW，发送到光电信 号组传感器。光电信号组传感器将根据无线电传感器发出的信号调制的 光，通过OPGW，发送到监测装置。在监测装置中，对该调制后的光进 行分析，得到关于供电线路的信息，即，关于电压，电流，和导线温度的 信息。\n根据上述已公开的日本专利第162280/1998号所描述的供电线路监测 系统，为了运行的需要，须提供如用以提供电能的变压器这样的设备。这 将导致增加传感器的尺寸和重量，并从而降低现场安装的工作效率。另 外，不利的是能安装传感器的地方是受到限制的。再有，由于供电线路的 状态是基于光输出进行探测的，并且是由监测装置发送出来的，为实时地 探测到供电线路的状态，监测装置的操作率必将增加。这将产生一个增加 运行价格的问题。\n于是，本发明的第一个目的，是要为供电设备提供一个小的温度记录 器，使其便于安装于供电设备中，而不受安装地点的限制。\n本发明的第二个目的，是要为供电设备提供一个温度记录和控制系 统，在正常的温度范围内传输电能时，它能够降低监测装置的操作率，而 在供电线路中发生诸如不正常发热的不正常现象时，能够即时地发出这一 事件的信息。\n发明的内容\n根据本发明，一个温度记录器被固定在供电设备，如供电线路上。温 度记录器配置有一个存储器，用于存储根据温度传感器所测量的温度记 录。该温度记录器在预定的时段，无线发送以预定测量时段进行温度测量 所得到的温度记录，将数据传送到监测装置。借助于这种结构，监测供电 设备不必增加监测装置的操作率。\n附图说明\n图1为一示意图，表示本发明一个实施例中的供电设备的结构；\n图2为安装在供电线路上的一个温度记录器的放大的视图；\n图3为本发明一个实施例中温度记录器在敞开状态下的内部侧视 图；\n图4为本发明一个实施例中温度记录部分的透视图；\n图5为本发明一个实施例中温度记录部分的横截面视图；\n图6为一示意图，表示本发明一个实施例中温度记录器的结构；\n图7表示本发明一个实施例的温度记录部分中的电路结构；\n图8表示本发明一个实施例的温度记录部分中的存储器结构；\n图9说明本发明的一个实施例中的温度记录器通讯操作时，输电塔架 上的接收/发送站的请求一发送操作；\n图10说明本发明的一个实施例中的温度记录器通讯操作时，发送个 别温度记录器温度记录的操作。\n具体实施方式\n根据本发明的用于供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统，将 参照附图予以详细说明。图1为一示意图，表示本发明一个实施例中的供 电设备的结构。供电设备包括：一个变电站1，用以发送电能；供电线路 3A，3B，和3C，这些线路将由变电站1，通过输电塔架2延伸；一个光导纤 维复合材料的架空地线(OPGW)4，设置在输电塔架2的顶部；温度记录 器5A，5B，5C，5D，5E，和5F，分别设置在塔架支撑部分的供电线路3A，3B， 和3C上，用以探测供电线路3A，3B，和3C的温度，作为温度记录部分(下 面将于说明)的温度记录，记录探测到的温度以及测量的时间，并且，还 无线发送出温度记录；输电塔架上的接收/发送站6，以无线电波与温度记 录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F进行通讯联络；一条信号线6A，将OPGW 4 连接到输电塔架上的接收/发送站6；和一个监测装置9，用以根据由 OPGW 4传入的温度记录，对供电线路3A，3B，和3C的温度进行分析。\n图2为安装在供电线路3A上的温度记录器5A的放大的视图。温度 记录器5A用一个金属夹具5a安装在夹子7附近，夹子7是用来将供电 线路3A安装在输电塔架2上的。夹子7通过一个连接在绝缘接头7A上 的绝缘装置8，支撑在输电塔架2的固定部分2A上。同样，其它温度记 录器5B，5C，5D，5E，和5F安装在固定线路3A，3B，和3C上。\n图3表示温度记录器5A侧方的内部情况。在该实施例中，由于温度 记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F的结构彼此相同，将以温度记录器5A作为 典型实例进行说明。\n温度记录器5A包括：一个水密的容器52，包括一个盖子部分50和 一个主体51；一个电路板54，垂直地安放在容器52内并带有电路部件， 如用以进行测量量操作和通讯操作的半导体元件53；一个温度记录部分 55，其中包括温度传感器，用以在预定的时段进行温度测量，并作为温度 记录将所测量的温度和测量的时间存储在一个存储器中，存储器将在下面 予以说明；和一个电池56，如锂电池，用以提供测量操作和通讯操作所 需的电能。温度记录部分55利用安装在温度记录部分55中的温度传感 器，通过具有极好热传导性的测量面52A测量温度。电路板54做成在进 行通讯操作时可起到天线作用的外形。在该实施例中，温度记录器5A的 尺寸为长35mm×宽35mm×高20mm。\n图4和5示出温度记录部分55。该温度记录部分55为本申请人所商 品化的“钮扣散热存储器”中的一种。如图4所示，温度记录部分55包 括一个由诸如不锈钢材料所制成的金属容器，和在金属容器外表面上，一 个数据输入/输出(I/O)终端550设置在金属容器的上部，一个接地终端551 设置在圆柱的侧面上，和一个凸缘部分552设置在金属容器的底部。如图 5所示，在金属容器内，装有一个用以为电路提供电能的锂电池553，一 个配置有用以探测温度的温度传感器的半导体芯片555，和一个电路板 557，半导体芯片555通过一个结合物凸起556，或类似物，固定于电路 板上。半导体芯片555的电路图形形式的表面P，被放置在面对电路板557 的位置上。\n在温度传感器中，利用设置在半导体芯片555中的一个PN结式二极 管进行温度探测，基于将正向电压与参照电压相比较，探测供电线路3A 中的温度变化(0℃到90℃)。为形成防止短路和水密的结构，在数据I/O 终端550和接地终端551之间，设置一个密封部件558。将一个由树脂材 料作成的垫片(未示出)插入金属容器，用以充填金属容器中的空隙。温度 记录部分55的外径约为17mm。\n图6为一示意图，表示温度记录器5A的结构。在温度记录器5A中， 由一个主控单元580，对一个供电部分560，一个温度记录部分55，和一 个无线电通讯部分570进行控制。主控单元580包括一个接口(I/F)部分(未 示出)，其构成可连接于一个终端设备，如个人电脑，用以接收初始设置 或诸如此类所需要的数据。\n供电部分560，在温度测量操作和通讯操作以及在不操作的准备状态 时，根据由主控单元580发出的供电信号，由电池56供给适当的电能， 和，另外，在收到主控单元580请求发送电池56剩余能量的数据时，输 出电池剩余能量的数据。\n温度记录部分55，根据在现场安装温度记录器5A之前，由连接在主 控单元580 I/F接口部分的终端设备设置的初始值，实施温度测量和温度 记录，这些初始值为，测量时段，温度报警信号的设定，即存储一个温度 记录，作为在探测到不正常发热(例如，90℃或更高)时的温度报警记录， 一个不进行温度测量的时间区，以及诸如此类的初始值。另外，在探测到 不正常发热时，温度记录部分55发出一个请求-发送温度报警记录的信 号到主控单元580。\n无线电通讯部分570，该部分设置了一个用于和输电塔架上的接收/ 发送站6进行通讯的频率，并对温度记录和温度报警记录进行编译，将编 译的数据叠加到一个预定频带(315MHz)的无线电波上，随后通过起到天 线作用的电路板54进行发送。\n图7表示温度记录部分55中一个电路的结构。在温度记录部分55 中，一个内部总线160将以下各部分彼此连接起来：一个时钟控制单元 151，用以根据由一个振荡器150输出的参考时钟，控制电路中的时钟功 能；一个寄存器152，用以暂时存储由时钟控制单元151输出的时间数据； 一个ID部分153，用以存储赋予温度记录部分55的一个单值的64-比 特串行数；一个接口(I/F)部分154，用以控制主控单元580与无线电通讯 部分570之间的数据I/O操作；一个供电部分155，如锂电池，用以为电 路供给电能；一个存储器156，用以存储各种程序，例如，温度记录操作 和温度记录输出操作程序，以及一些数据；一个温度传感器157，用以根 据温度输出一个温度探测信号；一个测量控制单元158，对温度探测信号 进行A/D转换，并将转换的数据连同时钟控制单元151的输出，输送到 存储器156；和一个温度记录控制单元159，用以控制每一部分。\n图8表示存储器156。存储器156包括一个温度报警存储器161，用 以根据不正常发热存储温度报警记录；一个历史存储器162，用以存储温度 测量的状态、其它数据和根据从测量开始在预定的各时段输入温度的测量 值的测量记录，作为历史；一个程序存储器163，用以存储各种程序，和一 个存储器控制单元164，用以控制每一个存储区的写入和读出。在存储区 因温度数据的累积和类似的情况而不足时，历史存储区162根据测量状 态，中止温度数据的存储，或清除最老的数据，存储最新的数据。\n根据本发明的供电设备的温度记录器和温度记录与控制系统的操 作，将结合附图予以说明。首先将说明初始设置值的输入。一个终端装置， 通过主控单元580中的I/F部分，连接到温度记录器5A上，并由一位操 作人员按照输入操作进行初始化。在初始化操作中，主控单元580读出存 储在温度记录部分55内ID部分153中的串行数(serial number)。初始 化后，终端设备实施温度记录部分55的初始设置，例如，关于温度测量 状态，诸如报警温度，正常操作情况下第一个测量时段(例如，一小时)， 测量时区，和在测量到报警温度之后的第二个测量时段(例如，5分钟)， 与输电塔架上的接收/发送站6通讯的时段(例如，每半天一次)，和通讯作 业。另外，在唯一的ID赋予供电塔架上的接收/发送站6之后，通讯即可 进行。主控单元580在一个嵌入存储器(未示出)中存储这些初始设置数 据。\n初始设置之后，用一个金属夹具5a将温度记录器5A安装在供电线 路3A上。安装后，监测设备9将一个通讯请求信号发送给输电塔架上的 接收/发送站6。根据温度记录部分55的一个串行数请求信号，输电塔架 上的接收/发送站6，与安装在输电塔架2上的每一个温度记录器 5A，5B，5C，5D，5E，和5F进行通讯联络，检查温度记录器中的通讯干扰和中 断。\n其次，对温度测量操作进行说明。温度记录部分55，按照初始设置 值，以第一测量时段测量供电线路3的温度。在该温度测量操作中，由温 度传感器157对通过容器52中测量面52A传导的供电线路3的温度进行 探测。在测量控制单元158中，所探测到的温度被转换为各相应温度的电 信号，随后即依次存储在存储器156的历史存储器162中。这时，由时钟 控制单元151输出的时间数据，作为测量时间也被存储起来。供电部分 560，为温度记录部分55的温度测量和温度记录提供所需的电能。在完成 这些操作之后，供电部分560以低能耗备用状态，由电池56提供电能。\n再次，说明温度记录的传输。主控单元580，按照初始设置值以通讯 时段操纵无线电通讯部分570，将温度记录传输到输电塔架上的接收/发送 站6。在通讯联络中，温度记录部分55的串行数被传输到输电塔架上的 接收/发送站6。随后，存储在历史存储器162中的温度记录，基于无线电 波被依次发送。输电塔架上的接收/发送站6，将信号光通过一个信号线 6A传输到OPGW 4，信号光是由所接收的基于温度记录的电波经光电转 换得到的。在变电站1中监测装置9通过OPGW 4收到信号光，随后信 号光经光电转换用以对温度记录进行分析。\n当监测装置9向温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F发出温度记录传输 请求时，监测装置9按照请求-发送信号，将信号光通过OPGW 4发送 到输电塔架上的接收/发送站6。\n图9表示在温度记录器5A，5B，5C，5D，5E，和5F与输电塔架上的接收/ 发送站6之间进行通讯联络操作时，由输电塔架上的接收/发送站6发出 的请求-发送操作。输电塔架上的接收/发送站6，将通过OPGW 4和信 号线6A接收到的信号光进行光电转换，并将转换后的数据叠加在无线电 波上，接着将叠加后的数据发出。\n图10表示每个温度记录器中温度记录的传输操作。根据由无线电通 讯部分570收到的请求-发送信号，每个温度记录器中的主控单元580， 向温度记录部分55，发出输出温度记录的请求，于是，温度记录由温度 记录器按图示的顺序发送到输电塔架上的接收/发送站6。输电塔架上的接 收/发送站6，将信号光通过一个信号线6A和OPGW 4，传输到监测装置 9，信号光是由所接收的无线电波经光电转换得到的。监测装置9接收到 信号光并进行光电转换，对供电线路3A的温度记录进行分析。\n其次，说明温度报警记录的传输。在探测到供电线路3A的不正常发 热时，温度记录部分55将温度记录作为温度报警记录存储在存储器156 中的温度报警存储器161中，另外，向主控单元580发出一个请求-发送 温度报警记录的信号。根据该请求-发送信号，主控单元580操纵无线电 通讯部分570，向输电塔架上的接收/发送站6发出温度报警记录。温度记 录部分55，在探测到不正常发热之后，将温度测量时段改为第二个测量 时段，并以第二个测量时段测量供电线路3A的温度。\n根据上述供电设备的温度记录和控制系统，在温度记录器中，测量到 的供电线路的温度和测量的时间，作为温度记录，按时间顺序，存储在一 个内部存储器中。于是，当供电线路在正常温度范围内供电时，传输温度 记录，传输频率可以是，例如，每天一次。这可以降低温度记录和控制系 统的运行成本，同时，能够降低用于和接收/发送站通讯联络的能耗。存 储在存储器中的温度记录，如果需要，可以读出并发送到监测装置处。\n另外，在使用半导体类温度传感器时，用于测量温度所需的电能是很 少的。在使用电池作为能源时，其运转期甚至达到延长使用寿命的有效 期。因此，可以缩小温度记录器的尺寸。如果电池的消耗速度很快，可以 预期，假如供电线路发生某些不正常现象时，在设置温度记录器的地方， 温度升高将是明显的。因此，及时地维护/检测是需要的。\n再者，由于温度记录器的尺寸可以缩小，因电能传输产生的对于电路 的电场影响可以降低。于是，可以降低测量所得的温度与真实温度之间的 差别。\n在本发明的实施例中，对测量供电线路温度的温度记录器和温度记录 与控制系统靠近安装在供电线路上的夹子的部分作了说明。温度记录器， 无论如何，可以配置在其它地方。例如，温度记录器和温度记录与控制系 统可以应用于，例如，变电站中的主电路接线，绝缘部件，如绝缘陶瓷的 温度测量。\n如上所述，根据本发明的供电设备温度记录器，其温度记录，包括在 预定的测量时段测量的温度，和测量的时间，都存储在一个存储器中，并 以预定的时段进行无线传输。因此，温度记录器便于安装在供电设备中， 而不受设置位置的限制，例如，在群山之间，高地，多雪的地方，以及危 险的地方，同时温度记录器的尺寸可以减小。\n另外，根据本发明的温度记录和控制系统，接收基于上述温度记录器 所得的温度记录的无线电波，将该无线电波转换为光信号，光信号随即通 过光传输线路被输送到监测设备。于是，当在正常温度范围供电时，监测 设备的运作可以减少。然而，在发生不正常现象，如供电线路不正常发热 时，这一现象的信息应立即送出。\n工业生产适用性\n如上所述，根据本发明的温度记录器和温度记录与控制系统，适合用 于监测这样的对象，即由于高地，高压，或强电场，工人进行监测工作危 险或困难的地方。