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)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用WSN技術(shù)解決在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備觸點溫升情況，進而對高壓開關(guān)設(shè)備故障進行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運行。
背景技術(shù)：
為了保證電力系統(tǒng)的安全運行，電力系統(tǒng)熱故障診斷受到人們的普遍重視，高壓母線在過負荷運行或高壓開關(guān)的觸頭接觸不良時，因接觸電阻變大，在負載電流流過時會產(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)濟損失。在采用電力電纜輸配電的供電系統(tǒng)中，有統(tǒng)計表明，90%以上的電纜運行故障是由接頭故障引發(fā)的，接頭接觸電阻變大、過負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)計表明整個90年代中國電力系統(tǒng)配電電壓等級開關(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、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，對電力系統(tǒng)的安全可靠運行具有非常重要的意義。國內(nèi)外對于這方面技術(shù)的研究，根據(jù)傳感器和被測對象接觸與否，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)物體相對輻射強度和溫度之間存在一定的函數(shù)關(guān)系而制成的，其優(yōu)點是測量范圍大，準(zhǔn)確度高，但是在實際應(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缺點是需要人工巡檢，有時還會收到天氣等因素的影響，它無法檢測封閉在機柜內(nèi)的高壓開關(guān)觸點，無法實現(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，缺點是準(zhǔn)確度低、可靠性差，不能進行定量測量，而且對高壓開關(guān)觸點等來說，在封閉機柜內(nèi)運行時幾乎看不見顏色；( 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，直接測出該點的實際溫度變化，但是光纖測溫儀價格昂貴，光纖測溫儀的安裝和改造比較麻煩，長期運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)或光強調(diào)制技術(shù)把溫度信號送到地面，然后由地面計算機對溫度信號進行處理，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(1)電池法最大缺點無法保證在整個高壓側(cè)非檢修期正常供電；(2) 光電池法高壓側(cè)傳感器使用娃光電池，由地面低壓側(cè)提供光源，從而使傳感器得電，缺點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；C3)低壓側(cè)供電缺點是存在著低壓側(cè)和高壓側(cè)相互饋電和擊穿的潛在可能。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(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，同時利用WSN技術(shù)實現(xiàn)一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點溫升的裝置及其方法，進而對高壓開關(guān)觸頭故障進行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運行的裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，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送到發(fā)射部分微處理器進行處理，發(fā)射部分微處理器將處理后的溫度信號調(diào)制后送到無線發(fā)射電路進行無線發(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，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)射部分的微處理器提供電源。數(shù)據(jù)無線通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議。本實用新型具有積極的效果(1)本實用新型的基于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)本實用新型的基于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)射對其它設(shè)備不會產(chǎn)生干擾，同時實現(xiàn)了高壓溫度監(jiān)測端與顯示儀表端完全隔離。(3)本實用新型的基于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)，安裝時只需套在斷路器動觸臂上，安裝極為方便。

圖1為實施例1的溫度采集部分原理圖。圖2為實施例1的溫度顯示部分的原理圖。
具體實施方式
見圖1、圖2所示，本實施例的基于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1、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采集到的溫度信號送到發(fā)射部分微處理器3進行處理，發(fā)射部分微處理器3將處理后的溫度信號調(diào)制后送到無線發(fā)射電路4進行無線發(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，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)備接點溫升的裝置，發(fā)射部分電源電路1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10ΚΩ、35ΚΩ)完成。上述如此結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本實用新型基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置的技術(shù)創(chuàng)新，對于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術(shù)進步性。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(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，其特征在于，包括發(fā)射部分電源電路⑴、溫度采集電路⑵、發(fā)射部分微處理器⑶、無線發(fā)射電路⑷、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( 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C3)相連接，溫度采集電路( 采集到的溫度信號送到發(fā)射部分微處理器C3)進行處理，發(fā)射部分微處理器C3)將處理后的溫度信號調(diào)制后送到無線發(fā)射電路(4)進行無線發(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)射電路的溫度信號解調(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1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，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，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)備接點溫升的裝置，發(fā)射部分電源電路(1)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⑶提供電源。
3.如權(quán)利要求1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，其特征在于， 數(shù)據(jù)無線通信協(xié)議為Zigbee協(xié)議。
專利摘要本實用新型公開了一種基于WSN技術(shù)的高壓開關(guān)設(shè)備溫度在線監(jiān)測裝置，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，本實用新型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，同時利用WSN技術(shù)實現(xiàn)一種在線監(jiān)測高壓開關(guān)設(shè)備接點溫升的裝置及其方法，進而對高壓開關(guān)觸頭故障進行診斷，保障電力系統(tǒng)的安全運行的裝置。
文檔編號G01K7/00GK202255660SQ20112033063
公開日2012年5月30日 申請日期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 申請人:常州帕斯菲克自動化技術(shù)有限公司