用于测量开关设备的温度的装置、其组装方法和开关设备与流程

1.本公开实施例总体上涉及一种开关设备，并且更具体地，涉及一种用于测量开关设备的温度的装置及其组装方法。


背景技术：

2.在诸如开关设备的电气部件中，通常在诸如母线、电缆和触头单元的部件连接的位置处产生热量，从而在这些位置处引起局部高温，即，热点。监测这些位置的温度是确保电气部件安全的重要因素。
3.监测热点的温度通常涉及安装诸如传感器的相关装置，这些设备容易受到可能的不当组装和长期逾期操作的影响。此外，随着对电气部件的智能控制或监测的需求持续增加，具有无线模块的传感器广泛地用于开关设备，尤其是中压开关设备中。通常与传感器集成在一起的无线模块能够无线地传输表示温度的数据，以用于健康状况监测。
4.随着技术的发展，对开关设备小型化的需求也在增加，使得具有集成无线模块的传感器难以安装在热点处或附近。即使具有集成无线模块的传感器能够安装在紧凑空间中，由于接近热点，无线模块经常会因高温损坏。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种用于测量开关设备的温度的装置。
6.在第一方面，提供了一种用于测量开关设备的温度的装置。该装置包括至少一个传感器，至少一个传感器布置在开关设备的预定部分处或预定部分附近，并且被配置为感测预定部分的温度；传输模块，传输模块经由线缆耦接至至少一个传感器，并且被配置为无线地传输表示温度的数据；以及电源模块，电源模块耦接至开关设备的母线，并且被配置为通过感应从母线获取电源并供应至传输模块和至少一个传感器。
7.通过经由线缆将传感器耦接至传输模块，传输模块可以被布置在远离经常出现高温的预定位置的更合适的位置处。这样，开关设备中的布局趋于更加合理，提高了安全性和维护效率。此外，一个传输模块可以耦接至一个或多个传感器，从而降低成本、提高安装效率。
8.在一些实施例中，装置还包括由铜制成并且用作母线的至少一部分的管，该管适于容纳线缆的至少一部分和至少一个传感器。利用这种布置，传感器由于更靠近热点而能够感测更准确的温度。此外，外部部件的减少可以有效降低尖角电势的可能性，从而进一步提高开关设备的安全性。
9.在一些实施例中，装置还包括壳体，壳体邻近母线设置并且适于容纳传输模块和电源模块。这种布置进一步有利于传输模块和功率模块的安装。
10.在一些实施例中，电源模块包括感应单元，感应单元围绕母线设置并且被配置为通过感应从母线获取电源；以及电压调节单元，电压调节单元耦接至感应单元并且被配置为调节电压以匹配至少一个传感器和传输模块的要求。这样，电源模块可以直接从母线获
取电源，从而消除了对额外的电池或线缆的需求，并且促进了装置的小型化。
11.在一些实施例中，电压调节单元和传输模块设置在印刷电路板上。这种布置提高了装置的集成度。
12.在一些实施例中，印刷电路板包括用于供母线穿过的通孔。因此，该装置可以轻松地安装在母线上的适当位置，从而进一步促进感应单元围绕母线的安装。
13.在一些实施例中，壳体或印刷电路板中的至少一个呈适于可拆卸地布置在母线周围的环形形状或半环形形状。这样，装置可以容易地安装在母线上的适当位置，同时降低电荷在尖角处聚集的可能性。
14.在一些实施例中，至少一个传感器中的每个传感器包括安装部分，安装部分适于通过紧固件将相应的传感器安装在管中；以及感测电路，感测电路由导热胶封闭并且适于感测温度。这样，传感器可以容易地安装在管中，从而提高安装效率。
15.在一些实施例中，装置还包括安装模块，安装模块耦接至管并且被配置为便于将管安装至开关设备。这种布置可以提高装置的稳定性。
16.在第二方面，提供了一种用于组装用于测量开关设备的温度的装置的方法。该方法包括将至少一个传感器布置在开关设备的预定部分处或预定部分附近，以感测预定部分的温度；经由线缆将传输模块耦接至至少一个传感器，并且传输模块适于无线地传输表示温度的数据；以及将功率模块耦接至开关设备的母线，并且电源模块被配置为通过感应从母线获取电源并供应至传输模块和至少一个传感器。
17.在第三方面，提供了一种开关设备。该开关设备包括如上述第一方面所述的装置。
18.应当理解的是，本发明内容并非旨在标识本公开实施例的关键或必要特征，也非旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其它特征将变得易于理解。
附图说明
19.通过结合附图对本公开示例实施例的更详细描述，本公开的上述及其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例实施例中，相同附图标记通常表示相同部件。
20.图1示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的侧视图；
21.图2示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的立体图；
22.图3示出根据本公开另一实施例的用于测量开关设备的温度的装置的侧视图；
23.图4和图5示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的安装示意图；
24.图6示出根据本公开实施例的开关设备的侧视图；
25.图7示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的壳体的分解图；
26.图8示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的传感器的立体图；
27.图9示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的分解图；并且
28.图10示出根据本公开实施例的用于组装测量开关设备的温度的装置的方法流程图。
29.在整个附图中，相同或相似的附图标记用于表示相同或相似元件。
具体实施方式
30.现在将结合几个示例实施例来讨论本公开。应当理解的是，讨论这些实施例的目的仅在于使本领域技术人员能够更好地理解并进而实现本公开，而非暗示对主题范围的任何限制。
31.如本文所使用的，术语“包括”及其变体应理解为开放术语，意指“包括但不限于”。术语“基于”应理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其它实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指不同或相同的对象。其它显式和隐式定义可以包含在下文中。除非上下文中另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
32.诸如开关设备的电气装置的健康状态是用户关心的最重要的问题之一。温度监测作为开关设备健康状态的基本数据，是不可或缺的。此外，配电开关设备中的温度监测需求，尤其是母线接头、线缆接头和断路器(cb)臂接头的热点温度监测，需要安装诸如传感器的相关部件，这些部件容易受到可能的不当组装和长期逾期操作的影响。
33.此外，随着技术的发展，具有无线模块的传感器广泛地用于开关设备，尤其是中压开关设备中。通常与传感器集成在一起的无线模块能够无线地传输表示温度的数据，以用于健康状况监测。
34.然而，对于一些新设计的在每个隔室中具有更加紧凑空间的开关设备，难以找到用于每个热点的空闲空间以安装集成有无线模块的传感器，这在绝缘耐压测试中也将经历高风险。即使具有集成无线模块的传感器可以安装在紧凑空间中，由于接近热点，无线模块经常会因高温损坏。
35.为了解决或至少部分地解决上述及其它潜在问题，本公开实施例提供了一种用于测量开关设备200的温度的装置100。图1示出根据本公开实施例的用于测量开关设备的温度的装置的侧视图。
36.如图所示，根据本公开实施例的用于测量开关设备200的温度的装置100总体上包括至少一个传感器101、传输模块102，以及向传输模块102和至少一个传感器101提供电能的电源模块103。
37.为了便于监测开关设备200中经常出现高温的一些预定部分的温度，至少一个传感器101被布置在预定部分处或预定部分附近以感测其温度。
38.与传统的解决方案不同，传感器101与传输模块102分离。根据本公开的实施例，一个传输模块102可以耦接至一个或多于一个传感器101。具体而言，传输模块102经由线缆1021耦接至至少一个传感器101。这样，传输模块102可以从至少一个传感器101获得数据，并且将表示温度的数据无线地传输至例如开关设备的控制单元，或者诸如计算机或甚至移动电话的外部设备。
39.这样，传输模块可以被布置在远离经常出现高温的预定位置的更合适的位置处。这样，开关设备200中的布局趋于更加合理，从而提高了安全性和维护效率。此外，一个传输模块可以耦接至一个或多个传感器，从而降低成本并且提高安装效率。
40.在一些实施例中，来自传感器的表示温度的数据可以以数字脉冲信号的形式传输。例如，在一些实施例中，传输模块或其计数单元可以通过对预定时隙内的脉冲数量进行计数来获得表示温度的数据。这样，可以更有效地且无干扰地将数据传输至传输模块。
41.应当理解的是，可以以数字脉冲信号的形式传输数据的上述实施例仅仅是说明性的，而非暗示对本公开范围的任何限制。任何其它适当的装置或形式也是可能的。例如，在一些替代实施例中，来自传感器的表示温度的数据可以以模拟信号的形式传输。在这些实施例中，d/a单元可以设置在传输模块102中或传输模块102和传感器101之间。
42.在一些实施例中，传输模块可以经由任何适当的无线传输方式来传输数据，包括但不限于wi-fi、蓝牙、zigbee、z-wave、低功耗蓝牙(ble)、6lowpan、近场通信(nfc)、wi-fi直连、全球移动通信系统(gsm)、lte、窄带物联网(nb-iot)和lte-m中的至少一个。
43.此外，电源模块103可以耦接至开关设备200的母线，以通过感应从母线获取电源。如上所述，从母线获取的电源可以通过线缆供应至传输模块102和至少一个传感器101。这样，不需要诸如电池的额外电源组，从而有助于装置100的小型化。
44.在一些实施例中，电源模块103可以包括感应单元1031。感应单元1031可以是具有围绕母线设置的线圈的铁芯。这样，感应单元1031可以通过感应来汲取电能。感应单元1031还可以包括电压调节单元1032，电压调节单元1032耦接至感应单元1031以调节电压，从而满足至少一个传感器101和传输模块102的要求。例如，电压调节单元1032可以将电压的大小转换为3.3v，以供传感器101和传输模块102使用。
45.开关设备200中如上所述的预定部分可以是开关设备200的热点，通常位于母线接头、线缆接头和断路器(cb)臂接头处。在一些替代实施例中，替代地或附加地，预定部分也可以是需要进行温度监测的其它任何适当位置。在下文中，将以传感器布置在热点处为例来描述本公开，但应当理解的是，传感器也可以布置在其它适当位置。
46.在一些实施例中，装置100可以用于具有板状母线的现有开关设备中。例如，在上分支或下分支的每个相中，多个传感器101可以被布置在母线接头、线缆接头或cb臂接头处的热点处或附近。同时，经由线缆1021耦接至多个传感器101的一个传输模块102可以被布置在远离热点的适当位置处。线缆1021和/或多个传感器101可以被布置在沿母线延伸的附加管或套筒中。这种布置更有利于对现有的开关设备进行改进以获得更精确的温度测量。
47.在一些替代实施例中，如图1和图2所示，装置还可以包括由铜制成的管，该管可以用作母线的至少一部分。如图1和图3所示，线缆1021和至少一个传感器101的至少一部分可以布置在管105中。这样可以使传感器101被布置得离热点更近，从而获得更准确的温度值。在一些实施例中，线缆1021和至少一个传感器101全部都被布置在管中，以避免电荷在尖角处聚集，从而提高了装置的稳定性。
48.此外，线缆1021和传感器101的一部分布置在管中降低了暴露的外部部件的数量或尺寸。在此，外部部件意味着被布置在母线的外部的部件。为了避免电荷在尖角处聚集，除必要部件外，外部部件越少越好。
49.根据本公开的实施例，外部部件的减少可以有效地降低电荷在尖角处聚集的可能性，从而进一步提高开关设备的安全性。此外，对于不能隐藏在管中的线缆或传感器的部分，可以提供由其它适当材料制成的附加管以套设线缆或传感器的这些部分，避免电荷在尖角处聚集。
50.为了实现上述布置，对于现有的开关设备，上分支或下分支的母线可以用铜制管代替。例如，图1和图2所示的装置100可以用于替换上分支的现有板状母线。如图3所示的装置100可以用于替换如图4和图6所示的下分支母线。对于新开发的开关设备，无论是上分支
还是下分支母线，都可以直接采用铜制管105。这样，开关设备中的布局趋于更加合理，从而提高了安全性和维护效率。
51.在一些实施例中，为了便于安装传输模块102和电源模块103，可以在母线附近设置如图1至图3所示的壳体104。传输模块102和功率模块103可以布置在壳体104中以提高装置100的集成度。此外，壳体104可以具有圆倒角，以避免电荷在尖角处聚集。
52.在一些实施例中，电压调节单元1032和传输模块102可以设置在印刷电路板106上，如图7所示。应当理解的是，图7中的传输模块102和电压调节单元1032的位置仅仅是示意性的。这种布置可以进一步提高装置100的集成度。在一些实施例中，可以在印刷电路板106上设置通孔1061以供母线穿过。
53.如图7所示，除了印刷电路板106之外，壳体104还具有用于母线穿过的通孔。例如，在一些实施例中，壳体104或印刷电路板106中的至少一个呈适于可拆卸地布置在母线周围的环形形状或半环形形状。因此，装置100可以轻松地安装在母线上的适当位置，从而进一步促进感应单元围绕母线的安装。
54.为了便于将传感器101安装在管中，如图8所示，在一些实施例中，传感器101大致可以呈板状，其中一端具有安装部分1011，另一端具有感测电路1012。安装部分1011可以具有用于紧固件穿过的通孔，使得传感器101可以安装在管105中。
55.在一些实施例中，紧固件例如可以是螺钉。为了便于螺钉的操作，通孔可以设置在管105的与需要安装传感器101的一侧径向相对的一侧上。这样，工具可以穿过通孔以操作螺钉。感测电路1012可以由导热胶封闭以保护感测电路1012，同时便于热传递以进行更精确的温度感测。
56.为了便于将管105安装至开关设备200，在一些实施例中，安装模块107可以耦接至管105。如图9所示，在一些实施例中，安装模块107可以布置在壳体104中。安装模块107可以包括元件，该元件能够耦接至布置在开关设备200中的对应元件，以将管105安装至开关设备200。
57.从上文中可以看出，利用根据本公开实施例的装置100，一个传输模块102可以耦接至一个或多个传感器。一方面，传输模块102的数量是传统解决方案的一半或更少，从而降低了装置的成本。另一方面，没有传输模块的传感器100体积微小，能够更方便地安装在适当位置(诸如管105中)，以获得更准确的温度数据。此外，诸如传输模块102的部件的数量的减少也有利于装置100在开关设备200中的安装。
58.本公开实施例还提供了一种组装用于测量开关设备的温度的装置的方法。图10示出说明该方法的流程图500。如图所示，在框510，将至少一个传感器101布置在开关设备的预定部分处或预定位置附近，以感测预定部分的温度。
59.在框520，将传输模块102经由线缆1021耦接至至少一个传感器101。传输模块102可以将表示温度的数据无线地传输至模块(诸如在低电压侧的控制单元)。在框530，将电源模块103耦接至开关设备200的母线。电源模块103可以通过感应从母线获取电源，并供应至传输模块102和至少一个传感器101。
60.应当理解的是，上述步骤的顺序并不意味着该方法必须以该顺序执行，并且这些步骤的执行顺序可以调整或者这些步骤可以同时执行。
61.应当理解的是，本公开的以上详细实施例仅用于例示或解释本公开的原理，并非
旨在限制本公开。因此，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，任何修改、等同替换和改进等均应包含在本公开的保护范围之内。同时，本公开所附权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界或范围和边界的等同形式内的所有变型和修改。