[發明專利]一種基于聲表面波的開關柜多點、低串擾溫度測量裝置

在審

• 申請號: 201711192434.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107941369A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 曾偉忠;袁志堅;翟柱新;柏東輝;羅偉康;鄒鐘璐;盧潤華;何建宗;黃志才;馮奕軍;黃賀平;邱華勇;鄧建中;李為;袁詠詩;全源
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司東莞供電局
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及電力設備金屬導體溫度監測領域，更具體地，涉及一種基于聲表面波的開關柜多點、低串擾溫度測量裝置。

背景技術

隨著現代社會對電能的依賴性的提高，用電密度大的地區對電能的供給安全可靠性要求提出了更高的要求，進而對開關柜的可靠性也提出了更高的要求。開關柜的內部包括斷路器、負荷開關、隔離開關、互感器、操作機構以及各種保護裝置等。實際統計數據表明，電網電力設備故障的發生絕大多數是由于設備大電流運行、老化等原因導致電力設備在高溫條件下運行，從而引發燃燒，爆炸等嚴重后果所造成。開關柜為金屬封閉開關設備，在正常工作時，不允許打開金屬封閉門，所有電氣連接點均位于開關柜中。由于開關柜內部工作電壓高，正常使用中不能隨意斷電，所以安裝于高壓開關柜內部的測溫系統，需要更高的電氣絕緣性，日常使用中的維護量應盡可能減少。因此需要對開關柜中的部件進行溫度檢測，以評估對應的工作狀態。目前針對開關柜的溫度測量方式中，紅外測溫雖然可以獲得開關柜內的溫度數值，但需要巡檢人員的參與。由于電力設備的內部結構復雜，諸多部件遮擋的影響，采用手持式紅外測溫裝置通常不能獲得準確的溫度數值，同時也不能實時監測開關柜內的溫度情況，該方式效率低下；采用有源無線的測溫方式，通過溫度傳感器節點實時監測溫度數據，將采集的數據處理后通過Zigbee協議傳送給路由器節點，然后通過有線或無線網絡傳送給監控中心，對溫度數據進行分析、顯示、報警。該種測溫方式中，由于溫度傳感器及數據處理單元需要供電電池，存在定時更換電池的問題，同時電池可能漏液，會給電力設備帶來額外的安全隱患。光纖具有耐高壓、耐高溫，高靈敏度和抗電磁干擾等優點，可以對開關柜的溫度可以實現分布式測量、定位、預警。但是該種測量方式存在調制解調器成本高、布線調試復雜等缺點，不利于大面積的推廣。

無源、無線的聲表面波溫度測量裝置，由于其成本低廉、安裝方便，在電力設備溫度監測中得到了廣泛的推廣使用。諧振型聲表面波溫度測量方法，由于工作帶寬的限制，該種方式能夠同時監測的節點數一般較少。如果需要增加溫度監測節點的數量，則需要重復利用聲表面溫度傳感器的工作頻帶。相鄰工作頻段的聲表面溫度傳感器之間容易產生串擾，導致不同開關柜中溫度測量點的聲表面溫度傳感器之間不能正確區分。為了區分不同的開關柜中的溫度測量點，人們提出了將聲表面波溫度傳感器進行編碼的延遲型溫度測量方式，但該種方式中的聲表面波溫度傳感器需要定做，將大幅增加溫度測量裝置的成本。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種基于聲表面波的開關柜多點、低串擾溫度測量裝置，實現開關柜多個溫度監測點的實時監測，有效預防開關柜故障的發生。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于聲表面波的開關柜多點、低串擾溫度測量裝置，包括射頻發射器、射頻接收器、信號處理模塊、信號收發裝置、諧振型聲表面溫度傳感器、軌道角動量調制器和軌道角動量解調器；

所述的射頻發射器與射頻接收器電連接，所述的軌道角動量解調器輸出端與射頻接收器和信號處理模塊電連接，軌道角動量解調器輸入端與收發裝置電連接，所述的射頻接收器與信號處理模塊電連接，所述的射頻發射器與收發裝置電連接，所述的軌道角動量調制器與諧振型聲表面溫度傳感器電連接。

射頻發射機通過給各個諧振型聲表面波溫度傳感器發射對應的脈沖型電磁波信號，從而將電磁能量傳遞給各個聲表面溫度波傳感器，電磁能量在聲表面波溫度傳感器中的諧振單元產生諧振并返回一個阻尼型電磁波信號，軌道角動量調制器將各個聲表面溫度傳感器對應的阻尼型電磁波調制成具有不同軌道角動量的螺旋電磁波，該電磁信號通過與諧振型聲表面波溫度傳感器相連接的接收天線，以指定的軌道角動量向空間輻射。射頻信號接收機接收空間電磁波信號，通過軌道角動量解調器對返回的電磁波軌道角動量進行模式解調，標識對應的各個聲表面波溫度傳感器。然后將電磁波信號在接收機中進行放大、混頻、濾波，通過信號處理模塊解算各個諧振型聲表面波溫度傳感器表征開關機柜中的各個測量點的溫度。

進一步的，所述的射頻發射器包括掃頻信號源、上變頻器、本振信號源、濾波器、射頻功率放大器，所述的掃頻信號源、上變頻器、濾波器、射頻功率放大器依次電連接，所述的本振信號源的輸出端與上變頻器輸入端電連接，所述的射頻功率放大器輸出端與收發裝置電連接。