一种母线形变传感器的制作方法

1.本实用新型属于母线形变监测技术领域，具体涉及一种母线形变传感器。


背景技术：

2.gis高压组合电器开关是电网的重要设备，能够保证电网的安全运行，在电网出现故障时能够及时对电网进行保护。西北、西南、东北和高寒地区由于昼夜温差大、季节温差大等因素会使gis高压组合电器母线、管道母线等设备因热胀冷缩而产生形变，产生故障隐患，从而影响设备正常运行。从而引起高压开关故障，甚至导致贯穿性放电，造成人员重大安全隐患，对电网的可靠运行造成直接影响，产生重大经济损失。
3.由于gis高压组合电器安装于户外，西北、东北地区冬天户外可达零下40 度，高原地区夏天时紫外线强烈，母线温度可达50度以上，并且高压组合电器电压等级高，对于二次高精度设备的电磁干扰也很严重，目前没有能满足恶劣环境的高精度传感器，因此对于母线形变的监测存在很大难度。并且，近些年来，在高寒高海拔地区，由于母线形变而引起的故障日渐增多，据不完全统计，众多电力公司及企业用户均不同程度出现过母线形变引起的导体接触不良，伸缩节断裂等电网事故，为此很有必要对于gis高压组合电器母线形变进行在线监测，消除安全故障隐患，保障gis安全可靠运行。
4.目前对于gis高压组合电器母线形变在线监测没有直接手段，在变电站经常用的方法是在母线波纹管底部固定一个钢尺，在拉杆上用绳子固定一个陀螺，母线波纹管热胀冷缩时会带动陀螺左右摆动，运维人员再记录下摆动后钢尺的尺寸，来观察母线形变量。另一种方法则是在母线波纹管上安装一段铝板，在铝板上标注记号，伸缩节发生形变时会顶到记号上面，再由运维人员测量记号的长度来观察母线形变量。还有就是目前实验室研究阶段有采用激光测距技术、视频测距技术、形变传感器进行形变监测的，但存在价格较高，误差较大或不稳定、测量不准确、抗干扰能力差等缺点，则都没有进入实际应用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种母线形变传感器以解决现有的用于监测母线形变的传感器存在价格较高、测量不准确和抗干扰能力差的问题。
6.根据本技术实施例的第一方面，一种母线形变传感器，包括：外壳、滑动电阻和弹性结构；
7.所述滑动电阻的一端与所述弹性结构的一端连接，所述滑动电阻的另一端与母线的一端连接；
8.所述弹性结构的另一端与母线的另一端连接；
9.所述外壳套设于连接后的所述滑动电阻和弹性结构的外侧。
10.进一步的，还包括：第一安装支架和第二安装支架；
11.所述第一安装支架的一端通过固定件与所述滑动电阻的另一端连接，所述第一安
装支架的另一端通过固定件与所述母线的一端连接；
12.所述第二安装支架的一端通过固定件与所述弹性结构的另一端连接，所述第二安装支架的另一端通过固定件与母线的另一端连接。
13.进一步的，所述第一安装支架和第二安装支架为z型安装支架或l型安装支架。
14.进一步的，所述外壳上设有孔洞，用于所述母线形变传感器的信号线通过所述孔洞与外部设备连接。
15.进一步的，所述母线形变传感器的信号线的外侧套设有金属波纹管；
16.所述金属波纹管通过格兰头与所述孔洞连接。
17.进一步的，所述外壳为金属外壳；
18.所述外壳的外侧套设有可伸缩绝缘防护罩。
19.根据本技术实施例的第二方面，提供一种母线形变监测系统，包括：上述技术方案提供的母线形变传感器、温度传感器、温湿度传感器、信号采集器和监测单元；
20.所述母线形变传感器，用于采集第一母线形变数据，并将所述第一母线形变数据发送至所述信号采集器；
21.所述温度传感器，用于采集母线的温度，并将所述母线的温度发送至所述信号采集器；
22.所述温湿度传感器，用于采集母线所在环境的温度和湿度，并将所述母线所在环境的温度和湿度发送至所述信号采集器；
23.所述信号采集器，用于将所述第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据，并将所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度发送至所述监测单元；
24.所述监测单元，用于当所述第二母线形变数据不满足预设伸缩范围时，发出报警信号；以及对所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度进行分析，以获取母线形变的规律。
25.进一步的，所述温度传感器设置于所述母线形变传感器的第一安装支架或第二安装支架上。
26.进一步的，所述信号采集器利用补偿算法对所述第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据。
27.进一步的，所述信号采集器通过通信模块与所述监测单元进行信息交互；
28.其中，所述通信模块为：rs485光端机或rs485无线传输模块。
29.进一步的，所述温湿度传感器、信号采集器和所述通信模块设置于就地采集柜内；
30.所述就地采集柜的外侧由金属外壳密封。
31.本实用新型采用以上技术方案，所能达到的有益效果包括：
32.本技术通过外壳、滑动电阻和弹性结构组成的一种母线形变传感器，利用外壳套设于连接后的滑动电阻和弹性结构的外侧，降低强电强磁对内部母线形变传感器的影响；弹性结构的存在使得该母线形变传感器可适用于各种场景，且可支持母线中波纹管的多向形变，避免因母线的过度形变造成传感器损坏；同时，通过不接触的方式保证高压开关设备的绝缘和可靠性不受影响。
33.本技术提供的一种母线形变监测系统，通过母线形变传感器采集第一母线形变数
据，并将第一母线形变数据发送至信号采集器；温度传感器采集母线的温度，并将母线的温度发送至信号采集器；温湿度传感器采集母线所在环境的温度和湿度，并将母线所在环境的温度和湿度发送至信号采集器；信号采集器将第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据，并将第二母线形变数据、母线的温度以及母线所在环境的温度和湿度发送至监测单元；监测单元在第二母线形变数据不满足预设伸缩范围时，发出报警信号，以及对所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度进行分析，以获取母线形变的规律，实现了对于gis高压组合电器母线形变的精准测量和有效监控，对高压开关设备的安全性有很大提升。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
35.图1是根据一示例性实施例示出的一种母线形变传感器的结构示意图；
36.图2是根据一示例性实施例示出的一种母线形变传感器的结构示意图；
37.图3是根据一示例性实施例示出的一种母线形变监测系统的结构示意图；
38.图中，1-外壳，2-滑动电阻，3-弹性结构，4-第一安装支架，5-第二安装支架，6-可伸缩绝缘防护罩，7-gis设备波纹管，8-gis设备母线，9-h钢支架； 10-母线形变传感器，11-温度传感器，12-温湿度传感器，13-信号采集器，14
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监测单元，15-通信模块，16-就地采集柜。
具体实施方式
39.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
40.图1是根据一示例性实施例示出的一种母线形变传感器的结构示意图，如图1所示，包括：外壳1、滑动电阻2和弹性结构3；
41.滑动电阻2的一端与弹性结构3的一端连接，滑动电阻2的另一端与母线的一端连接；
42.弹性结构3的另一端与母线的另一端连接；
43.外壳1套设于连接后的滑动电阻2和弹性结构3的外侧。
44.进一步可选的，弹性结构3可以但不限于为弹簧等。
45.需要说明的是，利用外壳1套设于连接后的滑动电阻2和弹性结构3的外侧，降低强电强磁对内部母线形变传感器的影响；弹性结构3的存在使得该母线形变传感器可适用于各种场景，且可支持母线中波纹管的多向形变，避免因母线的过度形变造成传感器损坏；同时，通过不接触的方式保证高压开关设备的绝缘和可靠性不受影响。
46.进一步可选的，该母线形变传感器还包括：第一安装支架4和第二安装支架5；
47.第一安装支架4的一端通过固定件与滑动电阻2的另一端连接，第一安装支架4的另一端通过固定件与母线的一端连接；
48.第二安装支架5的一端通过固定件与弹性结构3的另一端连接，第二安装支架5的另一端通过固定件与母线的另一端连接。
49.一些实施例中，安装支架可以但不限于通过固定件固定于母线两端的法兰，或者安装支架通过焊接的方式固定于母线两端。
50.可以理解的是，当波纹管尺寸不一时，可通过安装支架调节母线形变传感器的安装位置。
51.进一步可选的，如图1和图2所示，第一安装支架4和第二安装支架5可以但不限于为z型安装支架或l型安装支架。安装支架的类型可以由本领域技术人员根据工程需要选择。
52.具体可选的，固定件可以但不限于包括螺钉等。
53.需要说明的是，如图1所示，如果母线没有u型伸缩节结构，母线形变传感器可以安装在波纹管上。
54.如图2所示，如果母线有u型伸缩节，则在u型伸缩节的支架位置安装h 钢支架9，作为母线位移测量的参考点。将母线形变传感器的一端通过h钢固定，另一端固定在母线盖板的工艺螺钉孔上，对母线的轴向位移进行实时监测。
55.进一步可选的，外壳1上设有孔洞，用于母线形变传感器的信号线通过孔洞与外部设备连接。
56.进一步可选的，母线形变传感器的信号线的外侧套设有金属波纹管；
57.金属波纹管通过格兰头与孔洞连接。
58.一些实施例中，金属波纹管的材质可以但不限于为碳钢材质。可以理解的是，碳钢材质的抗电磁干扰程度是比较强的。
59.可以理解的是，金属波纹管通过格兰头与孔洞连接，可以做到防水效果，从而保证了母线形变传感器采集的形变数据能够向外部设备完整传输。
60.进一步可选的，外壳1为金属外壳；
61.外壳1的外侧套设有可伸缩绝缘防护罩6。
62.具体的可选的，该金属外壳为铝合金外壳；可伸缩绝缘防护罩6的材质为硅橡胶。
63.需要说明的是，通过金属外壳和可伸缩绝缘防护罩6对内部母线形变传感器的双层保护，可极大程度上降低强电强磁对内部母线形变传感器的影响，同时具备防水、防虫、防紫外线和防老化的效果，也适合户外使用。
64.为了进一步理解上述的母线形变传感器，本实用新型实施例提供该母线形变传感器的工作原理：当母线设备热胀冷缩导致波纹管尺寸变化时，存在两种情况。第一种，因波纹管周围环境变冷导致波纹管距离变小，从而向母线形变传感器施加压力，这时母线形变传感器内设的弹性结构3因受到压力挤压滑动电阻2向内移动，使得滑动电阻2的阻值发生变化，输出信号改变，后台监测系统便可以监测到波纹管距离改变。第二种，因波纹管周围环境变热导致波纹管距离变大，此时母线形变传感器内设的弹性结构3会拉伸，从而拉动母线形变传感器内设的滑动电阻2向外移动，使得电阻阻值发生变化，输出信号改变，后台监测系统便可以监测到波纹管距离改变。
65.本实用新型实施例提供的一种母线形变传感器，利用外壳1套设于连接后的滑动电阻2和弹性结构3的外侧，以及可伸缩绝缘防护罩6套设于外壳1的外侧，可以有效的降低强电强磁对内部母线形变传感器的影响；同时，可伸缩绝缘防护罩6具备防水、防虫、防紫外线和防老化的功能；弹性结构3的存在使得该母线形变传感器可适用于各种场景，且可支持母线中波纹管的多向形变，避免因母线的过度形变造成传感器损坏；同时，可以有效地实时测量母线中波纹管的形变数据，并且通过不接触的方式保证高压开关设备的绝缘和可靠性不受影响。
66.本实用新型实施例还提供一种母线形变监测系统，如图3所示，包括：上述实施例提供的母线形变传感器10、温度传感器11、温湿度传感器12、信号采集器13和监测单元14；
67.母线形变传感器10，用于采集第一母线形变数据，并将第一母线形变数据发送至信号采集器13；
68.温度传感器11，用于采集母线的温度，并将母线的温度发送至信号采集器 13；
69.温湿度传感器12，用于采集母线所在环境的温度和湿度，并将母线所在环境的温度和湿度发送至信号采集器13；
70.信号采集器13，用于将第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据，并将第二母线形变数据、母线的温度以及母线所在环境的温度和湿度发送至监测单元14；
71.监测单元14，用于当第二母线形变数据不满足预设伸缩范围时，发出报警信号；以及对所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度进行分析，以获取母线形变的规律。
72.需要说明的是，“通过对所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度进行分析，以获取温湿度变化母线形变的规律”的方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。
73.可以理解的是，通过温湿度传感器12实时监测户外温湿度，并通过软件显示曲线，更准确地分析比较户外环境温湿度对母线形变量的影响。
74.需要说明的是，本实用新型实施例对“预设伸缩范围”的数值不做限定，可以由本领域技术人员根据工程需要、专家经验或实验数据进行设置。
75.进一步可选的，温度传感器11设置于母线形变传感器10的第一安装支架 4或第二安装支架5上。
76.具体可选的，温度传感器11的信号线的外侧套设有金属波纹管；金属波纹管的材质可以但不限于为碳钢材质。需要说明的是，碳钢材质的抗电磁干扰程度是比较强的。
77.可以理解的是，温度传感器11设置于母线形变传感器10的安装支架上，可实时监测波纹管的温度变化，监测单元14便可以将波纹管的温度变化与母线形变传感器10采集数据对比，观察波纹管的温度变化对形变的影响。
78.进一步可选的，信号采集器13利用补偿算法对第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据。
79.进一步可选的，信号采集器13通过通信模块15与监测单元14进行信息交互；
80.其中，通信模块15可以但不限于为：rs485光端机或rs485无线传输模块。
81.进一步可选的，温湿度传感器12、信号采集器13和通信模块15设置于就地采集柜16内；
82.就地采集柜16的外侧由金属外壳密封。
83.需要说明的是，由于高电压等级电磁环境恶劣，高压大电流会产生强电场、磁场，会对母线形变传感器10及就地采集信号产生干扰，所以母线形变传感器 10采用全金属密封外壳，各线路及就地采集柜16也由全金属外壳密封，可以有效屏蔽电磁干扰，解决此类问题，保证数据可以完整的上传给后台监测单元 14。
84.具体可选的，温度传感器11的信号线外侧的金属波纹管可以但不限于通过格兰头与就地采集柜16的金属外壳连接，可以达到防水效果，避免因为水对信号线的造成损坏导致数据传输中断，从而保证了数据传输的完整性。
85.一些实施例中，该系统还包括：后台柜；后台柜中设置有监测单元14；
86.该监测单元14包括：监控主机和服务器；
87.其中，后台柜可以但不限于采用lcp控制柜。
88.需要说明的是，通过通信模块15将各种监测数据(即第二母线形变数据、母线的温度以及母线所在环境的温度和湿度)分别发送至监控主机和服务器，以当第二母线形变数据不满足预设伸缩范围时，监控主机发出报警信号，并在监控主机的显示界面显示具体的某个母线形变传感器10采集的数据异常。同时，服务器用来存储上述各种监测数据。
89.本技术提供的一种母线形变监测系统，通过母线形变传感器10采集第一母线形变数据，并将第一母线形变数据发送至信号采集器13；温度传感器11采集母线的温度，并将母线的温度发送至信号采集器13；温湿度传感器12采集母线所在环境的温度和湿度，并将母线所在环境的温度和湿度发送至信号采集器13；信号采集器13将第一母线形变数据进行修正，得到第二母线形变数据，并将第二母线形变数据、母线的温度以及母线所在环境的温度和湿度发送至服务器；服务器在第二母线形变数据不满足预设伸缩范围时，发出报警信号，以及对所述第二母线形变数据、所述母线的温度以及所述母线所在环境的温度和湿度进行分析，以获取母线形变的规律，实现了对gis高压组合电器母线形变的长期监测，并且不受外界天气影响的对母线形变情况进行全天候监测；通过收集波纹管运行过程中的伸缩变形、波纹管温度以及环境温湿度数据，并对这些数据进行综合分析，从而总结出波纹管在不同温度下的变化规律；同时还具备报警功能，实现了对于gis高压组合电器母线形变的精准测量和有效监控，对高压开关设备的安全性有很大提升。
90.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。