一种机车供电用直流开关柜体的在线测温系统的制作方法

本发明涉及机车供电技术领域，特别涉及一种机车供电用直流开关柜体的在线测温系统。

背景技术：

现有的机车供电直流开关柜，对于断路器间隔，为了能够便于检修，断路器装于手车上，柜体采用移开式结构设计。这种采用动静触头咬合接触式结构，由于接触电阻的原因，会造成接触部位发热，如果接触不好，运行时会造成接点处温度过高，严重时会烧毁，导致事故发生。同时，现场运行过程中，开关柜的动静触头由于负载电流的原因，会造成不同程度的磨损和烧蚀，这都会造成接触电阻的增加，极大的降低开关柜的可靠性。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种机车供电用直流开关柜体的在线测温系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

包括：至少一个进线柜、至少一个馈线柜、端子柜、负极柜和轨电位柜，其中，所述进线柜、馈线柜、端子柜、负极柜和轨电位柜依次通过高速工业通讯总线实现数据通讯，

每个所述进线柜内设有多个无线温度传感器，用于对进线柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用进线柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理；

每个所述馈线柜内设有多个无线温度传感器，用于对馈线柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用馈线柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理；

所述负极柜内设有多个无线温度传感器，用于对负极柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用负极柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理；

所述轨电位柜内设有多个无线温度传感器，用于对轨电位柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用轨电位柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理；

所述端子柜内设有一个无线温度传感器，用于对端子柜内的柜体环境温度进行在线监测，所述端子柜内设有网络管理器，所述网络管理器通过高速工业通讯总线与所述进线柜接收器、馈线柜接收器、负极柜接收器和轨电位柜接收器连接，以接收来自上述各接收器的数据，所述端子柜的仪表门上设有显示终端，所述显示终端通过高速以太网总线与所述网络管理器连接，用于对接收来自所述网络管理器的数据并以图形界面的形式进行呈现，并且所述显示终端对接收到的温度数据进行分析，当判断温度数据超过对应的阈值时，发出报警信号，以提示用户。

进一步，所述进线柜的数量为2个、所述馈线柜的数量为4个，其中，4个所述馈线柜放置在2个所述进线柜之间。

进一步，所述进线柜设有4个无线温度传感器，分别安装于电动隔离刀断口、水平母排搭接处、电缆搭接处和柜体内；

所述馈线柜设有4个无线温度传感器，分别安装于断路器上、下触头、电缆搭接处和柜体内；

所述负极柜设有5个无线温度传感器，分别安装于两路负极隔离断点处、两路负极电缆搭接处和柜体内；

所述轨电位柜设有3个无线温度传感器，分别安装于隔离刀断点、电缆搭接处和柜体内；

所述端子柜设有1个无线温度传感器，安装于柜体内。

进一步，安装于进线柜、馈线柜、负极柜、轨电位柜断点和母排处的无线温度传感器采用吸附式固定在相应的发热部位。

进一步，每个所述无线温度传感器采用基于声表面波技术的新型无源无线传感器，采集触点的温度数据，并通过无线射频信号将采集到的温度数据发送给对应的接收器。

进一步，所述显示终端包括：控制器和显示屏，所述控制器接收来自所述网络管理器的数据，并将该数据与预设阈值进行比对，判断是否需要进行报警，由所述显示屏显示报警提示和报警信息。

进一步，当所述显示终端判断所监测断点和母排温度超过柜体环境温度第一阈值时，发出报警信号，并启动通风，同时启动内部温度判断逻辑，当温度升高超过第二阈值时，温度变化率超过设定值后，启动跳闸逻辑。

有益效果：本发明提供的一种机车供电用直流开关柜体的在线测温系统，采用图形化的显示终端、可编程逻辑控制、分布式温度传感器、接收器、网络管理器，实现对柜体环境温度和柜体内触头咬合处温度在线监测，实现对各个柜体的断点、母排和柜体环境温度的监测，并通过高速数据线将上述采集到的温度数据发送至网络管理器，由网络管理器进一步发送至显示终端，由显示终端对采集到的温度数据进行汇总分析，并与预设的温度阈值进行比对，判断当前温度是否超过阈值，需要报警，如果需要则发出报警提示。本发明可以实现对带电体温度的在线实时监测报警，避免由于温度过高导致严重烧毁，提高了直流开关柜的安全可靠性和使用寿命，避免事故发生。

附图说明

图1为根据本发明实施例的直流侧主接线的示意图；

图2为根据本发明实施例的机车供电用直流开关柜体的在线测温系统的示意图；

图3为根据本发明实施例的机车供电用直流开关柜的后视图；

图4a为根据本发明实施例的机车供电用直流开关柜（端子柜）的a-a向剖视图；

图4b为根据本发明实施例的机车供电用直流开关柜（端子柜）的正视图；

图5为根据本发明实施例的进线柜-馈线柜-端子柜的示意图；

图6为根据本发明实施例的负极柜的示意图；

图7为根据本发明实施例的轨电位柜的示意图；

图中：网络管理器1、接收器2、无线温度传感器3、断点4、母排5、显示终端6、高速工业通讯总线7、高速以太网总线8。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的机车供电用直流开关柜体的在线测温系统，直流侧主接线采用单母线系统，两路进线采用直流断路器，设置四路直流馈出线。牵引整流机组的负极采用电动隔离开关，为实现自动化、远动调度操作提供条件，如图1所示。

如图2所示，本发明的机车供电用直流开关柜体的在线测温系统，包括：至少一个进线柜、至少一个馈线柜、端子柜、负极柜和轨电位柜，其中，如图5所示，进线柜、馈线柜、端子柜、负极柜和轨电位柜之间通过高速工业通讯总线7实现数据通讯。优选的，进线柜的数量为2个、馈线柜的数量为4个，其中，4个馈线柜放置在2个进线柜之间。即，直流开关柜根据牵引供电一次系统图采用一体化模组式设计，以开关柜组的形式组合成牵引供电单元，每个供电单元由2台进线柜，4台馈线柜，1台负极柜，1台轨电位轨构成。

每个进线柜内设有多个无线温度传感器，用于对进线柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用进线柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理。

在本发明的一个实施例中，进线柜设有4个无线温度传感器，分别安装于电动隔离刀断口、水平母排搭接处，用于对断点和母排的温度在线监测；柜体安装一只温度传感器用于对柜体环境温度的监测，然后由进线柜接收器对本柜温度信号进行采集处理。

参考图3、图4a、图4b所示，每个馈线柜内设有多个无线温度传感器3，用于对馈线柜内的断点4、母排5和柜体环境温度进行在线监测，并利用馈线柜接收器2对上述无线温度传感器3监测到的温度信号进行采集处理。

在本发明的一个实施例中，馈线柜设有4个无线温度传感器，分别安装于断路器上、下触头、电缆搭接处，用于对断点和母排的温度在线监测，柜体安装一个温度传感器，对柜体环境温度的监测，然后由馈线柜接收器对本柜温度信号进行采集处理。其中，用于监测柜体环境温度的无线温度传感器通常安装在馈线柜柜体的底部。

负极柜内设有多个无线温度传感器，用于对负极柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用负极柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，负极柜设有5个无线温度传感器，分别安装于两路负极隔离断点处、两路负极电缆搭接处和柜体内。即，5个无线温度传感器分别监测两路负极隔离断点，两路负极电缆搭接处，一路环境温度监测，一只接收器用于对本柜温度信号进行采集处理。

轨电位柜内设有多个无线温度传感器，用于对轨电位柜内的断点、母排和柜体环境温度进行在线监测，并利用轨电位柜接收器对上述无线温度传感器监测到的温度信号进行采集处理；

如图7所示，在本发明的一个实施例中，轨电位柜设有3个无线温度传感器3，分别安装于隔离刀断点、电缆搭接处，用于对断点和电缆搭接处温度监测；另一路无线温度传感器安装于柜体，用于对柜体环境温度监测，然后由轨电位柜接收器2对本柜温度信号进行采集处理。

需要说明的是，安装于断点和母排处的无线温度传感器采用吸附式固定在相应的发热部位，便于对发热部位可靠监视，所测温度值采用无线的形式发送给接收器，后经网络管理器1进行打包处理，集中上传给显示终端6。

本发明中的每个无线温度传感器采用基于声表面波（saw：surfaceacousticwave）技术的无源无线传感器，采集触点的温度数据，并通过无线射频信号将采集到的温度数据发送给对应的接收器。具体的，触点无源无线温度在线监测系统中的新型无源无线传感器表面波技术应用了晶体材料的物理特性。晶体的物理特性的改变通过压电感应原理被自动转化成了电信号。传感器的工作原理是将射频信号发射到压电材料的表面，然后将受到温度影响了的反射波再转回电信号而获取温度数据。

需要说明的是，本申请中的无线温度传感器不限于采用声表面波技术的测温方式，还可以采用红外、温差、光纤等测量方式，在此不再赘述。

参考图3所示，端子柜内设有一个安装于柜体内的无线温度传感器3，用于对端子柜内的柜体环境温度进行在线监测，端子柜的后二次小室内设有网络管理器1，网络管理器1通过高速工业通讯总线7与进线柜接收器2、馈线柜接收器2、负极柜接收器2和轨电位柜接收器2连接，以接收来自上述各接收器的数据，端子柜的仪表门上设有显示终端6，显示终端6通过高速以太网总线8与网络管理器1连接，用于对接收来自网络管理器1的数据并以图形界面的形式进行呈现，对温度信号的集中处理及提供图形化的人机接口。并且显示终端对接收到的温度数据进行分析，当判断温度数据超过对应的阈值时，发出报警信号，以提示用户。

具体的，显示终端包括：控制器和显示屏，控制器接收来自网络管理器1的数据，并将该数据与预设阈值进行比对，判断是否需要进行报警，由显示屏显示报警提示和报警信息。

当显示终端判断所监测断点和母排温度超过柜体环境温度第一阈值时，发出报警信号，并启动通风，同时启动内部温度判断逻辑，当温度升高超过第二阈值时，温度变化率超过设定值后，启动跳闸逻辑。

举例说明：显示终端采用图形化的操作界面，可编程控制逻辑，设定50度温度阈值，所监测断点和母排温度超过柜体环境温度50度时，发出报警信号，并启动通风，同时启动内部温度判断逻辑，如温升超过75度，温度变化率超过设定值后，启动跳闸逻辑。

本发明实施例的机车供电用直流开关柜体的在线测温系统，工作原理如下：在进线柜、馈线柜、端子柜、轨电位柜、负极柜的动静触头咬合处、断点、母排及电缆搭接处集成无源无线温度传感器，用于监测触点温度信号。无源无线温度在线监测系统采用基于声表面波技术的无源无线温度传感器，该传感器利用安装在其中的晶体的物理特性，无需工作电路，不需要供电，并且采用射频无线方式实现与信号收发天线的通信，真正实现高低压电路分离运行。动静触头接触的部位装设无源无线温度传感器，用于对发热部位的温度采集，通过无线射频信号把触点温度数据发送给接收器，无线数据传输实现带电体隔离，由接收器对多个温度数据进行打包，然后上传给显示装置，实现对开关柜接点部位的温度在线监测。显示终端对接收到的温度数据进行分析，当判断温度数据超过对应的阈值时，发出报警信号，以提示用户。

本发明采用在柜体动、静触头咬合处、断点、导体搭接处、柜体加装无源无线温度传感器，组成温度在线监测系统，采集各发热点和柜体环境的温度数据，根据牵引负载间歇供电的特性，参考其温度特性曲线，在传统的测温基础上，叠加分段反馈式温差判据，通过可编程逻辑控制器对温度数据进行处理，当所述显示终端判断所监测断点和母排温度超过柜体环境温度第一阈值时，启动第一逻辑判据，发出报警信号，并启动通风，当温度升高超过第二阈值时，启动第二逻辑判据，之后如果温差变化率超过设定值后，启动跳闸逻辑。本发明通过采用无源温度传感器，同时叠加分段反馈式温差判据对采集温度进行处理，提高了直流开关柜在线监测系统的性能，从而提高了牵引供电设备的可靠性。

根据本发明实施例的机车供电用直流开关柜体的在线测温系统，具有以下有益效果：采用图形化的显示终端、可编程逻辑控制、分布式温度传感器、接收器、网络管理器，实现对柜体环境温度和柜体内触头咬合处温度在线监测，实现对各个柜体的断点、母排和柜体环境温度的监测，并通过高速数据线将上述采集到的温度数据发送至网络管理器，由网络管理器进一步发送至显示终端，由显示终端对采集到的温度数据进行汇总分析，并与预设的温度阈值进行比对，判断当前温度是否超过阈值，需要报警，如果需要则发出报警提示。本发明可以实现对带电体温度的在线实时监测报警，避免由于温度过高导致严重烧毁，提高了直流开关柜的安全可靠性和使用寿命，避免事故发生。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。