CN203083706U - 一种电气设备接头在线红外测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电气设备接头在线红外测温装置。所述测温装置包括一个或多个无线测温模块、信号接收模块和后台管理主机模块和/或显示模块，所述无线测温模块包括互相连接的红外测温探头、无线通信模块和控制电路，所述信息接收模块和无线测温模块、后台管理主机模块和/或显示模块通过无线通信网络相连。本实用新型使用的时候，能够通过无线测温模块中的红外测温探头，探测高压设备的温度并传输到信息接收模块，实现高压设备温度是否过高的在线监测。本实用新型不需要在复杂的电网环境下增加额外的线路，既方便了***的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使***的安全性、灵活性得到极大提高。

Description

一种电气设备接头在线红外测温装置

技术领域

    本实用新型涉及在线红外测温装置。

背景技术

目前随着中国工业生产自动化水平的提高，电力设备从故障后抢修逐步过渡到预防性检修已经成为发、供、用电行业关注和研究的焦点。发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室内外刀闸开关等重要设备，在长期运行过程中，出现表面氧化腐蚀、紧固螺栓因热胀冷缩松动，触点和母线排连接处老化等问题，导致接触电阻增大，而随着电力***的发展，负荷越来越大，这些都极易引起具备设备温升过高，如得不到及时解决将使绝缘部件性能降低，甚至导致击穿，造成恶性事故，从而造成重大经济损失。近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积停电事故，解决开关过热是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全的重要手段。

现在经常使用的设备发热监视方法主要有：在接头粘贴测温蜡片；手摸柜门感知柜内温度；通过异常气味发现设备过热；通过异常音响发现设备过热等。粘贴测温蜡片是室外接头常用的测温法，用在封闭柜内有很大局限性，大部分接头通过柜门的观察窗看不到，只能在开关停电检修时检查接头有无过热情况，对预防事故作用不大。手摸柜门的方法可大概判断温度有无异常，但是这种方法具有很大的随意性与偶然性，而且由于个人感觉的差异，相同情况也会有不同判断。当有过热的接头时，一定会有异常气味或者异常声音，特别是连接电流互感器的接头发热时，可以发出强烈的异常气味，工作人员可根据气味的来源作出进一步的判断。总之，通过综合应用以上几种方法可以大概判断开关柜内有无接头发热故障，但是不科学、不严谨，对无人值班的变电站、开闭站无实用价值。

常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，在高压环境下绝缘性能不能保证容易导致各种事故的发生。

光纤式温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折，易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低，且在柜内布线难度较大，造价高。

非接触红外测温技术可快速方便地测量物体的表面温度，不需要机械地接触被测物体而快速测得温度读数，能可靠地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点，在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了重要的作用。

一切温度高于绝对零度（-273摄氏度）的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性（辐射能量的大小）及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。红外位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7微米－1000微米，实际上，0.7微米－14微米波带用于红外测温。

光学***汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照其内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、光学分辨率（光斑的距离和光斑的位置）。

发射率——所有物体会反射、透过和发射能量，只有发射的能量能指示物体的温度。自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、表面粗糙度、理化结构、材料厚度、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率，该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

视场——确保被测目标大于仪器测量时的光斑尺寸，目标越小，就应离它越近。当精度特别重要时，要确保目标至少２倍于光斑尺寸，建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪，干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

光学分辨率——红外测温的光学***从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上，光学分辨率定义为测温仪到目标的距离与被测光斑直径S之比（D：Ｓ）。比值越大，测温的分辨率越高，被测光斑尺寸也就越小。红外光学的最新改进是增加了硅透镜的近焦特性,可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种能够对电气设备接头测温的电气设备接头在线红外测温装置。为此，本实用新型采用以下技术方案：

所述测温装置包括一个或多个无线测温模块、信号接收模块和后台管理主机模块和/或显示模块，所述无线测温模块包括互相连接的红外测温探头、无线通信模块和控制电路，所述信息接收模块和无线测温模块、后台管理主机模块和/或显示模块通过无线通信网络相连。 

  通过以上技术方案，本实用新型使用的时候，能够通过无线测温模块中的红外测温探头，探测高压设备的温度并传输到信息接收模块，实现高压设备温度是否过高的在线监测。本实用新型采用空间隔离的方法，通过红外测温探头探测温度并通过无线信号传送给***，具有隔离彻底、结构简单、抗干扰能力强、工作可靠等特点。本实用新型不需要在复杂的电网环境下增加额外的线路，既方便了***的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使***的安全性、灵活性得到极大提高。

附图说明

  图1为本实用新型具体实施方式中电气设备接头在线红外测温装置的结构示意图；

具体实施方式

本实用新型包括一个或多个无线测温模块1、信号接收模块2和后台管理主机模块3和/或显示模块4，所述无线测温模块包括互相连接的红外测温探头11、无线通信模块和控制电路，所述信息接收模块2与无线测温模块1、后台管理主机模块3和/或显示模块4通过无线通信网络相连。

所述信息接收模块2与后台管理主机模块3与通过以太网络或GPRS相连。

本实用新型还包括GPRS短信报警模块。

所述无线测温模块1是数据收集单元，完成测点的温度采集和放送。所述红外测温探头11包括光学***、光电传感器、信号放大器及信号处理，所述控制电路为MCU主控电路。安装时，无线测温模块1被安装到高压开关柜内或室外，与被测点保持一定距离，所述红外测温探头11指向母线接头、室内外刀闸开关等接头处，所述无线测温模块1每隔一定时间，通过红外测温探头11检测一次触点温度，并通过无线通信网络将信息无线上报给信息接收模块2。所述红外测温探头11固定安装于距离被测点0.5~1米的位置。一个无线测温模块1内可以设有一个红外测温探头11，也可以设有三个红外测温探头11，适用于不同需求。无线通信模块具有自组网通信能力，主要完成与信息接收单元2的数据传输。所述无线测温模块1支持12V直流供电或电池供电。

所述信号接收模块2接收来自于多个无线测温模块1的各类无线数据并通过网络或GPRS通道向后台管理主机模块3传输。由于采用无线通信技术组网，因此一个信号接收模块2可以接收和管理多个无线测温模块1，并且可以实现即插即用，具备很强的扩展性。用户可以方便地增加或减少，增加或减少无线测温模块1不需要进行任何配置，使用方便灵活。

本实用新型还包括显示模块4。在没有后台管理主机模块3时，显示模块4可以独立使用，支撑整个应用。具体来说，显示模块4包括显示器41以及内部的显示软件，该显示软件包括实时数据采集和显示，历史数据查询，历史曲线，报警开出、设定监测显示单元自身的报警定值等。它主要方便现场维护人员的查询。所述显示模块4可选配。

本实用新型还包括后台管理主机模块3。该主机模块3是设于远程计算机控制主机上、基于计算机组态技术和Web查询的应用***。多个信号接收模块2以以太网络或GPRS的方式将数据发送到远程计算机控制主机。该远程计算机控制主机以组态的方式显示各测点的实时数据，历史数据，报警信息等。所述远程计算机控制主机上设有控制软件，该控制软件对所接收到的来自信号接收模块2的温度数据进行分析,发现超过警戒的温度或探头故障则即时报警。

本实用新型还可以包括GPRS短信报警单元，当无线测温模块1检测到温度异常信息时，通过GPRS短信报警单元向指定号码发送报警信息。

本实用新型采用先进的数字化及无线传输技术,红外测温技术、独特的绝缘性能, 使用方便经济。无论是安装、运行、维修都会高度安全、可靠。不会对一次设备产生任何干扰和影响。标准化设计, 可方便扩展与其它***互连, 费用低廉, 安装灵活。从温度信息采集到数据处理、显示、通信自成***, 可与电力***综合自动化***相连接, 也可和电力***的局域网、广域网相连接, 融入电力自动化综合控制***。

本实用新型根据我国电力***的实际需要而设计，是一项在电力安全运行、维护领域中有着广泛应用价值和市场前景的新型高科技产品。产品可运用于电力设备在线温度监测***中，为电力设备由“故障检修”变为“状态检修”提供可靠依据。

本实用新型采用了先进的无线通信技术、红外测温探测技术，独创的低功耗、非接触式、主动型测温传感器设计以及可靠的无线自组网技术，结合电力通信网络、GPRS通信技术，可以组成一个功能强大电力设备运行状态安全预警平台，具有广阔的市场前景。

红外测温利用热电堆红外测温传感器直接感应热辐射，该传感器具有创新的硅基微机械技术，保证了极好的长期稳定性，非常低的温度灵敏系数,极好的光电特性。热电堆红外传感器使非接触温度测量***不需要冷却，在整个温度测量范围内能达到±2℃的精度。对于比较窄的温度测量范围，例如体温测量，精度可以达到±0.2℃。

本实用新型将无线通信技术与红外实时温度监控***结合，实现了对电力***的高压和超高压母线、高压开关触点（以及人员无法接近的其它危险、恶劣环境）的温度进行实时在线检测，经过与电力自动化***连接，在中心监控室内就可以实时监视运行设备的温度状况，真正做到了远距离遥测。当被测点温度超过警戒值时，***自动发出报警信号并通过GPRS短信及时提醒有关人员采取措施, 保证电网安全可靠运行。

高压开关柜运行在高电压、大电流的状态，***事故瞬间还出现强烈的电磁暂态过程，这些都产生强电场、磁场及强电磁干扰，这对于微电子***及微弱信号处理非常不利。为消除这些干扰，本实用新型同时采用各种抗干扰技术：使用了软件滤波技术、通过数字编码、解码技术，剔除干扰信号；在硬件上采用金属屏蔽，加强各级滤波消除高频干扰。同时做电源隔离，减少高压串扰和高压磁场的的影响。采用可靠的自组网无线通信技术，如软件协议抗干扰措施、基于CRC的误码检测/校正、 采取了避免冲突的策略CSMA/CA、 发送的数据包都有待于接受方的确认，如出现问题进行重发、自组网，自动路由，可覆盖较大地理范围。

本实用新型的无线测温模块1支持12V直流电源和电池供电。对于一些较难布线的场合使用电池供电。电池供电稳定，有利于消除强电场的影响。12V直流电源容易受外高压磁场干扰，但是维护方便，不需更换电池。

当无线测温模块1发送被监测点温度的同时，把其自身的编号（ID号）也传输出来，该ID号全球唯一不会重复。当温度数据连同ID号一起最终被传输到后台管理主机模块3时，主机根据事先在数据库中保存的传感器编号与安装地点关系，自动确定各监测点的温度。这一特点非常适合变电站具有大量监测点的应用，提高了***的自动化程度，减轻了人工测温时的繁琐手工记录工作。

本实用新型可以完成24小时实时在线监测，无线测温模块1每隔一定时间（可以事先设定）主动轮巡测量监测点的温度数据，主机实时收集并记录所有监测点的温度数据，发现异常立即报警。解决了试温片、手持测温机等测温方法需要人工到现场巡视、扫描造成延误而引起的故障。

本实用新型具有如下功能：温度变化率过大报警；温度超出峰值报警；温度趋势预警；当前所有点温度查询；历史数据查询；事故推屏，声音报警，无人值班短信通知；界面友好，使用简单，运行可靠；接口丰富，可以方便接入现有电力软件***；支持网络与远程GPRS通讯方式。

Claims (3)

1.一种电气设备接头在线红外测温装置，其特征在于，所述测温装置包括一个或多个无线测温模块、信息接收模块和后台管理主机模块和/或显示模块，所述无线测温模块包括互相连接的红外测温探头、无线通信模块和控制电路，所述信息接收模块和无线测温模块、后台管理主机模块和/或显示模块通过无线通信网络相连。

2.如权利要求1所述一种电气设备接头在线红外测温装置，其特征在于，所述信息接收模块与后台管理主机模块与通过以太网络或GPRS相连。

3.如权利要求1所述一种电气设备接头在线红外测温装置，其特征在于，所述测温装置还包括GPRS短信报警模块。

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