專利名稱：基于wsn技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用WSN技術(shù)解決在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備觸點(diǎn)溫升情況，進(jìn)而對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
背景技術(shù)：
為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)熱故障診斷受到人們的普遍重視，高壓母線在過負(fù)荷運(yùn)行或高壓開關(guān)的觸頭接觸不良時(shí)，因接觸電阻變大，在負(fù)載電流流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，此發(fā)熱現(xiàn)象引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發(fā)短路，形成重大事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。 在采用電力電纜輸配電的供電系統(tǒng)中，有統(tǒng)計(jì)表明，90%以上的電纜運(yùn)行故障是由接頭故障引發(fā)的，接頭接觸電阻變大、過負(fù)荷等引起接頭溫度過高，是引發(fā)故障的主要原因。北京電科院調(diào)查和統(tǒng)計(jì)表明整個(gè)90年代中國電力系統(tǒng)配電電壓等級(jí)開關(guān)事故中溫升故障占到8. 9%，因此，檢測和監(jiān)視高壓開關(guān)觸點(diǎn)、母線和高壓電纜接頭的溫度，提前發(fā)現(xiàn)和排除熱故障隱患，對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有非常重要的意義。國內(nèi)外對(duì)于這方面技術(shù)的研究，根據(jù)傳感器和被測對(duì)象接觸與否，分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩種方法。非接觸式測溫方法采用熱紅外檢測技術(shù)，它是根據(jù)物體相對(duì)輻射強(qiáng)度和溫度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系而制成的，其優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大，準(zhǔn)確度高，但是在實(shí)際應(yīng)用中由于視角和儀器本身距離系數(shù)的限制而存在很大的局限性，紅外測溫儀的另外一個(gè)缺點(diǎn)是需要人工巡檢，有時(shí)還會(huì)收到天氣等因素的影響，它無法檢測封閉在機(jī)柜內(nèi)的高壓開關(guān)觸點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備和溫度在線檢測的一體化集成。接觸式測溫方法則比較多，主要有以下幾種(1)色溫片法，采用色片(也稱示溫記錄標(biāo)簽)，其受熱后發(fā)生一系列化學(xué)和物理變化，由分子結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致反射光的顏色發(fā)生變化，根據(jù)其顏色即可判斷溫度，缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低、可靠性差，不能進(jìn)行定量測量，而且對(duì)高壓開關(guān)觸點(diǎn)等來說，在封閉機(jī)柜內(nèi)運(yùn)行時(shí)幾乎看不見顏色；(2)光纖測溫技術(shù)，美國路克公司在美國電力研究所(EPRI)的資助下，研制了專為電力系統(tǒng)應(yīng)用而開發(fā)生產(chǎn)監(jiān)測變壓器繞組溫度的熒光光纖測溫裝置，這是一種全新的在線監(jiān)測高壓電氣設(shè)備內(nèi)部溫度的技術(shù)，光纖具有良好的電氣絕緣性能和抗電磁干擾能力，同時(shí)可以將探頭埋設(shè)在電力設(shè)備內(nèi)部的高壓選定部位，直接測出該點(diǎn)的實(shí)際溫度變化，但是光纖測溫儀價(jià)格昂貴，光纖測溫儀的安裝和改造比較麻煩，長期運(yùn)行后光纖的絕緣老化，引起高低壓側(cè)相互擊穿問題，在國內(nèi)光纖測溫技術(shù)尚未推廣使用；(3)其它接觸測溫國內(nèi)也出現(xiàn)過多種在線接觸式測溫方案，主要是把溫度傳感器安裝在開關(guān)觸頭上，通過無線射頻技術(shù)或光強(qiáng)調(diào)制技術(shù)把溫度信號(hào)送到地面，然后由地面計(jì)算機(jī)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行處理，這些方案無一例外都存在著如何給溫度傳感器供電的問題，通常有以下幾種供電方式(I)電池法最大缺點(diǎn)無法保證在整個(gè)高壓側(cè)非檢修期正常供電；(2)光電池法高壓側(cè)傳感器使用硅光電池，由地面低壓側(cè)提供光源，從而使傳感器得電，缺點(diǎn)是不易安裝和安裝后由于硅光電池面積過大影響高壓側(cè)的相間絕緣；(3)低壓側(cè)供電缺點(diǎn)是存在著低壓側(cè)和高壓側(cè)相互饋電和擊穿的潛在可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題及其方法是提供一種不需外接電源，而是利用高壓開關(guān)流過的大電流通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能，同時(shí)利用WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點(diǎn)溫升的裝置及其方法，進(jìn)而對(duì)高壓開關(guān)觸頭故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射電路、無線接收電路、接收部分的微處理器、接收部分的顯示電路和接收部分電源電路。溫度采集電路安裝在靠近被測高壓開關(guān)觸頭位置與銅導(dǎo)體接觸，溫度采集電路與發(fā)射部分微處理器相連接，溫度采集電路采集到的溫度信號(hào)送到發(fā)射部分微處理器進(jìn)行處理，發(fā)射部分微處理器將處理后的溫度信號(hào)調(diào)制后送到無線發(fā)射電路進(jìn)行無線發(fā)射，通信 協(xié)議為Zigbee協(xié)議，可以自由組網(wǎng)，無線接收電路將接收到來自無線發(fā)射電路的溫度信號(hào)解調(diào)后送到接收部分的微處理器處理，接收部分的微處理器與接收部分的顯示電路連接，接收部分的微處理器將處理后的溫度值送到接收部分的顯示電路進(jìn)行顯示，接收部分的電源電路分別與無線接收電路、接收部分的微處理器和接收部分的顯示電路連接為它們提供電源。利用高壓開關(guān)設(shè)備在觸臂上流過的大電流時(shí)，通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能的ー種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點(diǎn)溫升的裝置，發(fā)射部分電源電路由電流感應(yīng)線圈和高導(dǎo)磁材料的小截面鐵芯組成，鐵芯截面為30平方毫米左右，電流感應(yīng)線圈繞在硅鋼材料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按ー定比例確定，導(dǎo)磁硅鋼材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后，套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，為發(fā)射部分的微處理器提供電源。數(shù)據(jù)無線通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議。本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置中，采用小CT磁飽和技術(shù)使發(fā)射部分電源電路實(shí)現(xiàn)了較寬的電流范圍50A-5000A均可提供穩(wěn)定的工作電壓。(2)本發(fā)明的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，無線發(fā)射采用Zigbee協(xié)議，微功率發(fā)射對(duì)其它設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測端與顯示儀表端完全隔離。(3)本發(fā)明的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，溫度采集部分澆注在不同規(guī)格的圓形套銅內(nèi)，安裝時(shí)只需套在斷路器動(dòng)觸臂上，安裝極為方便。


圖I為實(shí)施例I的溫度采集部分原理圖。圖2為實(shí)施例I的溫度顯示部分的原理圖。
具體實(shí)施例方式見圖I、圖2所示，本實(shí)施例的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，包括發(fā)射部分電源電路I、溫度采集電路2、發(fā)射部分微處理器3、無線發(fā)射電路4、無線接收電路5、接收部分的微處理器6、接收部分的顯示電路7和接收部分電源電路8。溫度采集電路2安裝在靠近被測高壓開關(guān)觸頭位置與銅導(dǎo)體接觸，溫度采集電路2與發(fā)射部分微處理器3相連接，溫度采集電路2采集到的溫度信號(hào)送到發(fā)射部分微處理器3進(jìn)行處理，發(fā)射部分微處理器3將處理后的溫度信號(hào)調(diào)制后送到無線發(fā)射電路4進(jìn)行無線發(fā)射，通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議，可以自由組網(wǎng)，無線接收電路5將接收到來自無線發(fā)射電路4的溫度信號(hào)解調(diào)后送到接收部分的微處理器6處理，接收部分的微處理器6與接收部分的顯示電路7連接，接收部分的微處理器6將處理后的溫度值送到接收部分的顯示電路7進(jìn)行顯示，接收部分的電源電路8分別與無線接收電路5、接收部分的微處理器6和接收部分的顯示電路7連接為它們提供電源。利用高壓開關(guān)設(shè)備在觸臂上流過的大電流時(shí)，通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能的一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點(diǎn)溫升的裝置，發(fā)射部分電源電路I由電流感應(yīng)線圈和高導(dǎo)磁材料的小截面鐵芯組成，鐵芯截面為30平方毫米左右，電流感應(yīng)線圈繞在硅鋼材 料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按一定比例確定，導(dǎo)磁硅鋼材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后，套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，為發(fā)射部分的微處理器3提供電源。數(shù)據(jù)無線通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議。溫度采集電路中溫度的采集可以采用數(shù)字式溫度傳感器AD590、LM92，也可以采用熱敏電阻(例如10KQ、35KQ)完成。上述如此結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本發(fā)明基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法的技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實(shí)具有技術(shù)進(jìn)步性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，其特征在干，包括發(fā)射部分電源電路(I)、溫度采集電路(2)、發(fā)射部分微處理器(3)、無線發(fā)射電路(4)、無線接收電路(5)、接收部分的微處理器出)、接收部分的顯示電路(7)和接收部分電源電路(8);溫度采集電路(2)安裝在靠近被測高壓開關(guān)觸頭位置與銅導(dǎo)體接觸，溫度采集電路(2)與發(fā)射部分微處理器(3)相連接，溫度采集電路(2)采集到的溫度信號(hào)送到發(fā)射部分微處理器(3)進(jìn)行處理，發(fā)射部分微處理器(3)將處理后的溫度信號(hào)調(diào)制后送到無線發(fā)射電路(4)進(jìn)行無線發(fā)射，通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議，可以自由組網(wǎng)，無線接收電路(5)將接收到來自無線發(fā)射電路(4)的溫度信號(hào)解調(diào)后送到接收部分的微處理器(6)處理，接收部分的微處理器(6)與接收部分的顯示電路(7)連接，接收部分的微處理器(6)將處理后的溫度值送到接收部分的顯示電路(7)進(jìn)行顯示，接收部分的電源電路(8)分別與無線接收電路(5)、接收部分的微處理器(6)和接收部分的顯示電路(7)連接為它們提供電源。
2.如權(quán)利要求I所述的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，其特征在于，利用高壓開關(guān)設(shè)備在觸臂上流過的大電流時(shí)，通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能的ー種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點(diǎn)溫升的裝置，發(fā)射部分電源電路(I)由電流感應(yīng)線圈和高導(dǎo)磁材料的小截面鐵芯組成，鐵芯截面為30平方毫米左右，電流感應(yīng)線圈繞在硅鋼材料的鐵芯上，具體圈數(shù)需根據(jù)被測電流值大小按ー定比例確定，導(dǎo)磁硅鋼材料的鐵芯制成環(huán)狀用絕緣材料密封后，套裝在被測開關(guān)觸頭位置，這樣電流感應(yīng)線圈中就耦合出被開關(guān)觸頭流過的大電流，電流感應(yīng)線圈輸出端的兩根引線與電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，為發(fā)射部分的微處理器⑶提供電源。
3.如權(quán)利要求I所述的基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，其特征在于，數(shù)據(jù)無線通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置及其方法，包括發(fā)射部分電源電路、溫度采集電路、發(fā)射部分微處理器、無線發(fā)射電路、無線接收電路、接收部分的微處理器、接收部分的顯示電路和接收部分電源電路，本發(fā)明提供一種不需外接電源，而是利用高壓開關(guān)流過的大電流通過電磁耦合的方法獲得電源供電電能，同時(shí)利用WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點(diǎn)溫升的裝置及其方法，進(jìn)而對(duì)高壓開關(guān)觸頭故障進(jìn)行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的裝置。
文檔編號(hào)G01K7/22GK102967381SQ201110260780
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者周驍威 申請(qǐng)人:常州帕斯菲克自動(dòng)化技術(shù)有限公司