[發明專利]基于自取能無線溫度傳感器的變電站設備溫度監測系統

有效

• 申請號: 201310347248.0
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103453999A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 盧慧慧;袁玉湘;姜學平;于坤山
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院
• 主分類號: G01K1/00
• 分類號: G01K1/00;G01K1/02;H02J17/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統設備的在線監測技術領域，具體涉及基于自取能無線溫度傳感器的變電站設備溫度監測系統。

背景技術

變電站設備如高壓開關柜、母線接頭、室外刀閘開關在長期運行過程中，由于開關的觸電和母線連接等部位的老化或接觸電阻過大而發熱而發生故障會帶來嚴重的后果，其直接的危害是被變電站設備所保護的線路、設備受損，損失電量，間接的危害是造成用戶大面積停電，影響正常的生活、生產甚至社會穩定。因此，非常有必要對變電站設備的這些發熱部位的溫度進行在線狀態監測，及時發現安全隱患，避免事故的發生，進而提高電力系統運行的安全可靠性及自動化程度。

目前電力系統對于變電站高壓開關設備的常規測溫方法是依靠人力及紅外測溫儀進行定時巡檢，這種方法不僅耗費大量人力，也不能對溫度測量點部位的溫度變化進行實時監測。而且現有提出的一些在線測量方案中由于溫度傳感器安裝在被測點如高壓開關柜中的導電臂上，測溫裝置體積大、測溫裝置的供電問題是都制約著現有技術的發展，限制著現有在線測溫系統的應用場合。

現有的在線溫度測量方案包括：1）采用光纖測溫技術；2）采用太陽能電池供電；

3）采用電流感應供電。在第一種方案中，光纖作為傳光元件把晶體溫度傳感器對光特性的變化量進行傳輸，由于光纖具有電氣絕緣的性能，因此可以把傳感信號直接引入低壓側的測量電路，從而比較容易解決供電問題。然而該方案在技術上仍不成熟，成本較高，而且電力系統目前還不允許將光線直接從高壓側接地。在第二種方案中，太陽能電池板用來為測溫系統供電，測溫裝置內配置蓄電池，用于在光照條件下對能量進行存儲，在無光照條件下為測溫裝置持續工作提供電源。這種方案的主要問題一是容易受到環境的影響，例如太陽能電池板的發電能力決定于光照條件，夜晚或陰雨天氣以及灰塵覆蓋下發電能力受到極大限制；問題二是蓄電池的工作壽命有限。在第三種方案中，測溫系統的供電是通過線圈來感應線路中的負荷電流來實現的。這種方案的致命問題是負荷電流總是處于不斷地波動之中，供電的穩定性面臨極大的挑戰。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出基于自取能無線溫度傳感器的變電站設備溫度監測系統，在自供電形勢下實時監測變電站電纜接頭、閘刀觸點、高壓開關柜觸頭或銅排連接點等設備溫度，能夠實現自動預警，避免出現變電站設備發熱點溫升過高，甚至導致燒毀造成事故的現象，從而可以節約大量人力，降低事故發生率，對于實現變電站的無人值守，構建智能變電站具有重要意義。

本發明提供的基于自取能無線溫度傳感器的變電站設備溫度監測系統，其改進之處在于，包括自取能無線溫度傳感器、溫度匯集終端、溫度監測中心和調度中心；

所述自取能無線溫度傳感器將檢測到的變電站內設備的溫度傳給所述溫度匯集終端；所述溫度匯集終端將數據進行處理后依次傳給所述溫度監測中心和調度中心；

所述自取能無線溫度傳感器包括電場耦合極板和自取能無線溫度傳感芯片；所述電場耦合極板設置在變電站內開關設備測溫點旁的高壓帶電器件的上方，并與所述自取能模塊連接；所述自取能無線溫度傳感芯片包括微控制器I、自取能模塊、溫度傳感模塊、存儲器和無線通信模塊I；所述微控制器I分別與所述自取能模塊、溫度傳感模塊、存儲器和無線通信模塊I通信；所述自取能模塊與所述無線通信模塊I通信；所述溫度傳感模塊與所述存儲器連接；所述微控制器I、自取能模塊、溫度傳感模塊、存儲器和無線通信模塊I集成在一片芯片上。

其中，所述自取能無線溫度傳感器、溫度匯集終端和溫度監測中心構成一個溫度檢測系統；至少一個的溫度檢測系統與所述調度中心通信；一個溫度匯集終端對應一個或多個所述自取能無線溫度傳感器。

其中，所述自取能模塊用于給所述自取能無線溫度傳感芯片供電，其包括整流器、儲能電容、DC-DC轉換器和電源管理模塊；所述整流器的交流端與所述電場耦合極板連接，直流端依次與所述儲能電容和DC-DC轉換器連接；所述電源管理模塊與所述儲能電容連接，用于監測儲能電容中能量積累情況，并發出控制脈沖啟動所述DC-DC轉換器。

其中，所述自取能模塊基于電場耦合原理，其中的整流器收集所述電場耦合極板與所述高壓帶電器件之間的等效電容在交流高壓下產生的位移電流，并轉成直流后為所述儲能電容充電。

其中，所述溫度傳感模塊包括連接的溫度傳感器和A/D轉換模塊；所述溫度傳感器用于測量被測變電站設備發熱點處的溫度；所述A/D轉換模塊將所述溫度傳感器采集到的模擬信號轉換成數字信號送到微控制器I中進行數據處理。