CN103424209A

CN103424209A - 自供电高压电力无线测温终端

Info

Publication number: CN103424209A
Application number: CN2013103309313A
Authority: CN
Inventors: 李湃
Original assignee: Suzhou Difende Internet Of Things Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Difende Internet Of Things Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种自供电高压电力无线测温终端，包括自励电源、温度传感器和数据处理装置，自励电源包括感应线圈、铁心及电源处理电路，感应线圈缠绕在铁心上，铁心放置于无线测温终端内部并随无线测温终端放置于高压母线上，电源处理电路包括整流及稳压模块，感应线圈的感应电压经电源处理电路后为无线测温终端供电，自励电源利用母线磁场中线圈的电磁感应电压为无线测温终端供电。本发明可有效地克服现有高压电力自励电源在母线电流较小时取不到电压，在母线电流较大时产生饱和从而造成高压尖峰脉冲对后续电路造成破坏的问题。本设计体积小、易于安装、不会饱和、避免了产生高压尖峰脉冲的情形，具有极大的应用价值。

Description

自供电高压电力无线测温终端

技术领域

本发明涉及一种自供电高压电力无线测温终端，属于电力测量技术领域。

背景技术

目前，在输变电***中，载流母线、母排等电力设备在负载电流过大或表面出现氧化时会出现温升过高，长时间不加处理能使相邻的部件性能劣化，导致击穿、故障停电。根据安全生产监督部门提供数据分析，全国输变电所发生的重大事故中，百分之九十以上是由于过热引起，给生产和经营造成巨大经济损失，同时也威胁着生命财产的安全。通过监测母线接点、高压电缆接头、高压开关触点温度的运行情况，可有效防止高压输变电故障的发生，为实现安全生产提供有效保障。

许多母排处于高电位（6KV、10KV、35KV、110KV、220KV等），高压电力温度测量需要具备以下条件：

①整个设备处于（6KV—550KV）高电压环境中；

②允许***在短时间内过载运行，但必须在母线温度危及运行安全之前发出报警信号；

③由于温升是由负载电流引起的，温度随负载（时间）而变化，因此需要实时在线监测并按规定的时间间隔记录；

④母线温度是电力***状态参数之一，为综合监测***状态，要求母线温度测量装置数字化输出，以便于计算机处理，并可与其他电气参数相配合；

⑤不允许有二次电源线和信号线与一次母线有附着和连接关系；

⑥长时间独立运行不能频繁维护，长时间（至少10年）不间断处于工作状态，长时间工作于人不可接触的环境中；

⑦可以工作于强磁场和强电场环境中，抗干扰能力强。

目前国内常见的几种高压电力测温方法分别是：示温蜡片法、红外线测温仪、光纤测温***以及无线测温***。示温蜡片法和利用红外线测温仪均需人工巡查，无法得到实时数据，光纤测温***虽然可以得到实时数据，但高低压环境没有隔离开来，不符合高压电气仪表规范，并且光纤还具有易折、易断、不耐高温、在柜内布线难度较大等缺点，因此也具备很大缺陷。现今出现的无线测温***采用无线传输方式，解决了一次回路和二次回路之间的链接和附着问题，极大地提高了高压用电安全，可通过构建的物联网***实时传输数据，并可实现远程监控。无线测温***的多方面的优越性使得其已成为高压电力测温***发展的大势所趋。

现有的无线测温***，大多是将温度传感器置于测温终端内部，每个测温点安装一个测温终端，这样的缺点是：测温点的高温对测温终端内部数据处理单元的电子元器件的稳定性和使用寿命均有影响，因此，对于这类产品，测温终端需要安装在距离发热点有一定距离的、温度相对较低的地方，但是这样的话温度传感器与测温点也存在一定距离，温度测量存在误差。使用时，为了减小测温误差，同时提高测量精度，需将温度传感器尽量贴近高温测温点，而测温终端的数据处理单元尽量远离发热点；同时，为了降低安装使用成本，应适当减少测温终端的数量，或以每个测温终端可提供多路传感器测量为宜。

现今的无线测温***还具有一个致命的弱点就是电源供电问题。现今的无线测温***大多采用电池供电，内置电池的寿命、电池尺寸对外观尺寸的制约，都对产品有着或多或少的影响。采用高能电池加低功耗技术，电池的寿命也最多不过三年，因此给***的维护带来了极大的困难和成本。同时在人员不易到达的环境中，维护或更换电池将变成不可能完成的事情，直接影响了产品的正常使用。可见，自供电技术已成为高压电力测温***发展的必然要求。为此，有不少国内外研究者希望寻求通过电磁感应直接从待测高压母线磁场获取能量作为高压侧低压设备电源的方案。这些方案中大都采用利用特殊电流互感器（CT）作为自励电源的方式，这些方式存在如下缺点：由于铁心闭合，当电流过大时容易出现饱和发热现象，由于饱和会产生高压尖峰脉冲，由于发热会产生退磁现象，形成恶性循环，处理起来非常困难，加大了设备的体积和成本；同时环形的构造方式不利于安装，比如在已完工的母线上无法安装设备，影响了实用性。

发明内容

发明目的：本发明的目的就是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以从母线电流获取能量的自供电高压电力无线测温终端。

技术方案：本发明采取了如下的技术方案：

一种自供电高压电力无线测温终端，包括自励电源、温度传感器和数据处理装置，其特征在于：所述无线测温终端安装于母线上，所述自励电源包括感应线圈、铁心及电源处理电路，所述感应线圈缠绕在所述铁心上，所述铁心放置于所述无线测温终端内部并随所述无线测温终端放置于高压母线上，所述电源处理电路包括整流及稳压模块，所述感应线圈的感应电压经所述电源处理电路后为所述无线测温终端供电，所述自励电源利用母线磁场中线圈的电磁感应电压为无线测温终端供电。

所述铁心为方形铁心，材质为铁氧体，所述铁心开口。

所述数据处理装置包括A/D转换模块、单片机和无线发射模块，所述感应线圈与母线电磁感应，所述感应线圈产生的感应电压为所述温度传感器、A/D转换模块、单片机和无线发射模块提供电源，所述温度传感器测得的温度信号经所述A/D转换模块后传递给所述单片机，单片机通过所述无线发射模块与外部进行双向通信，所述无线发射模块上连接有天线。

所述单片机与无线发射模块之间采用SPI总线连接。

所述无线测温终端连接的所述温度传感器的数量至少为1个。一个无线测温终端连接多路温度传感器，简化了设备，提高了使用效率，降低了成本。

所述无线测温终端中可以存在10路温度传感器，分别排列在无线测温终端的两面，每侧5个传感器，两侧对称。每一路温度传感器长度不同，每侧五个传感器依次加长。设备尺寸可根据母排的宽度进行特殊设计。

所述温度传感器采用陶瓷封装。

所述温度传感器和数据处理装置相分离，所述温度传感器和数据处理装置通过引线连接。温度传感器和数据处理装置分离，温度传感器采用陶瓷封装,此种设计可保证温度传感器离高压测温点足够近，同时不影响数据处理电路的电子元件，从而提高了测温终端的测量精确度，同时采用惯用的电子电路的设计，使得降低了成本。

它还包括测温终端外壳，所述外壳与所述温度传感器分离。

它还包括电路板，所述感应线圈的两个引线链接向所述电路板，经过整流、稳压后输出所述无线测温终端所需的工作电压，为所述温度传感器、A/D转换模块、单片机及无线发射模块供电。

有益效果：采用上述技术方案的本发明具有以下优点：

1、铁心为方形铁心，可方便地置于无线测温终端内部。利用此铁心设计自励电源的无线测温终端，安装起来非常方便，突破了环形铁心在母线等设施上难于安装的难点；

2、铁心不闭合，避免了环形铁心的饱和现象和由饱和带来的高压尖峰脉冲现象及过热问题，不仅提高了自励电源***的性能，也同时降低了成本，减小了体积；

3、采用温度传感器和数据处理装置分离的设计，提高了测量精度和***的可靠性。温度传感器采用陶瓷封装，耐压、耐高温、热传导性好；

4、由于解决了供电问题，一个无线测温终端可连接多路温度传感器，简化了设备，提高了使用效率，降低了成本。

5、采用感应线圈供电的方式，避免了电池供电对测温终端形状的限制，使无线测温终端可以更加灵活地应用到各种封闭的输电箱中。

附图说明

图1为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的工作原理图；

图2为本发明所述自励电源原理框图；

图3为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的使用状态剖面图；

图4为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的使用状态俯视图；

图中：1-感应线圈、2-母线、3-电路板、4-天线、5-外壳、6-引线、7-温度传感器、8-铁心。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述。

图1为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的工作原理图。如图1所示，本发明所述的自供电高压电力无线测温终端，包括感应线圈1、温度传感器、A/D转换模块、单片机和无线发射模块。感应线圈1与母线2发生电磁感应，通过感应的电压为温度传感器、A/D转换模块、单片机和无线发射模块提供电源，温度传感器测得的温度信号经A/D转换模块后传递给单片机，单片机通过无线发射模块与外部进行双向通信，无线发射模块上连接有天线4，单片机与无线发射模块之间采用SPI总线连接。感应线圈1的铁心8不闭合。

图2为本发明所述自励电源原理框图。如图2所示，本发明所述的自励电源包括感应线圈1、铁心8、整流电路、稳压电路。感应线圈1缠绕于铁心8上，随无线测温终端置于高压母线2之上，当高压母线2通以交流电时，就会在感应线圈1中感应出电压。感应出的电压为交流电压，经过整流电路后变为直流电压，经稳压电路后可输出高压电力无线测温终端工作所需的电压。

图3为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的使用状态剖面图。如图3所示，由于温度传感器置于测温点处，所以在剖面图中不可见。无线测温终端包括温度传感器、感应线圈1、铁心8、电路板3、天线4以及壳体5。感应线圈1缠绕在铁心8上，放置于无线测温终端内部，随无线测温终端放置于高压母线2上，当母线2中通以交流电时，在感应线圈1中将会感应出感应电压。感应线圈1的两个引线连向电路板3，经整流、稳压后可输出无线测温终端所需的工作电压，为温度传感器、A/D转换模块、单片机及无线发射模块供电。

图4为本发明所述的自供电高压电力无线测温终端的使用状态俯视图。如图4所示，温度传感器与数据处理装置均采用耐腐蚀，抗高、低温材料制成，可适应环境的需求。温度传感器和数据处理装置用引线6连接，使二者保持一定距离（10～20cm）。采用温度传感器和数据处理装置相分离的设计，可使温度传感器更加靠近测温点，从而得到更准确的数据；数据处理装置相对远离测温点，进一步保护了数据处理装置内的电子元器件不受高温影响，使得***更稳定。设备安装于高压母线2上，设备工作时，由于有电流流过母线2，安装在母线2周围的感应线圈1利用电磁感应原理把母线2产生出来的磁场转化为给无线测温终端供电的电能。一个无线测温终端可连接多个温度传感器，各个温度传感器采集到的温度模拟信号传送到数据处理装置内，经由A/D(模拟/数字)转换模块将数字信号送入单片机进行处理，并通过无线发射模块上传至上位机中。无线测温终端分布于三条平行的母线2上，可以组成短程无线网络把数据传送给汇聚终端。在同一网络中可以同时存在上千个这样的无线测温终端。一个无线测温终端可以连接有多路温度传感器，优选的一个无线测温终端中可以存在10路温度传感器，分别排列在无线测温终端的两面，每侧5个传感器，两侧对称。每一路温度传感器长度不同，每侧五个传感器依次加长。设备尺寸可根据母线2的宽度进行特殊设计。

以上对本发明的具体实施方式进行详细的说明，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种自供电高压电力无线测温终端，包括自励电源、温度传感器和数据处理装置，其特征在于：所述无线测温终端安装于母线（2）上，所述自励电源包括感应线圈（1）、铁心（8）及电源处理电路，所述感应线圈（1）缠绕在所述铁心（8）上，所述铁心（8）放置于所述无线测温终端内部并随所述无线测温终端放置于高压母线（2）上，所述电源处理电路包括整流及稳压模块，所述感应线圈（1）的感应电压经所述电源处理电路后为所述无线测温终端供电，所述自励电源利用母线磁场中线圈的电磁感应电压为无线测温终端供电。

2.根据权利要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述铁心（8）为方形铁心，材质为铁氧体，所述铁心（8）开口。

3.根据权利要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述数据处理装置包括A/D转换模块、单片机和无线发射模块，所述感应线圈（1）与母线（2）电磁感应，所述感应线圈（1）产生的感应电压为所述温度传感器、A/D转换模块、单片机和无线发射模块提供电源，所述温度传感器测得的温度信号经所述A/D转换模块后传递给所述单片机，单片机通过所述无线发射模块与外部进行双向通信，所述无线发射模块上连接有天线（4）。

4.根据权利要求1或3所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述单片机与无线发射模块之间采用SPI总线连接。

5.根据权利要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述无线测温终端连接的所述温度传感器的数量至少为1个。

6.根据权力要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述温度传感器采用陶瓷封装。

7.根据权力要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：所述温度传感器和数据处理装置相分离，所述温度传感器和数据处理装置通过引线（6）连接。

8.根据权力要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：它还包括测温终端外壳（5），所述外壳（5）与所述温度传感器分离。

9.根据权力要求1所述的自供电高压电力无线测温终端，其特征在于：它还包括电路板（3），所述感应线圈（1）的两个引线链接向所述电路板（3），经过整流、稳压后输出所述无线测温终端所需的工作电压，为所述温度传感器、A/D转换模块、单片机及无线发射模块供电。