CN104515616B - 变电站一次设备温度监测巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变电站一次设备温度监测巡检系统，包括无源温度测量传感器、手持巡检终端和后台分析预警系统；无源温度测量传感器在变电站一次设备需要进行温度监测的每个关键点分别各设置1个；手持巡检终端由巡检工作人员随身携带；无源温度测量传感器与手持巡检终端无线电连接；手持巡检终端与后台分析预警系统通信连接；无源温度测量传感器包括射频接收电路、温度传感电路、数字逻辑电路和存储器手持巡检终端包括微处理器、接口模块、存储模块、射频振荡器、射频发射器、射频接收器、放大器、抛物镜、天线和电源模块。本发明成本较低、使用方便、抗干扰能力和适用性强，提高电力设备巡检效率，具有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及变电站一次设备监测技术领域，具体涉及一种变电站一次设备温度监测巡检系统。
背景技术
变电站一次侧设备在运行中因种种原因引起发热从而造成变电站供电系统故障的现象十分常见。因而，对变电站一次侧设备的温度进行监测和及时的巡检，直接关系到输变电系统的正常运行。目前变电站一次侧设备的温度监测方法主要有试温蜡片法、示温记录标签法、红外测温法或远红外摄像机测温、光纤测温法等。试温蜡片法主要是在设备易发热的关键部位放置试温片，当被监测点的温度超过试温片的融点后，试温片融化滴落下来，采用这种方法值班人员每隔一定时间巡视一遍所有的试温蜡片，发现融化及时处理，因而值班人员的劳动强度较大，如果因疏忽未及时发现试温片受热融化，将会留下事故隐患；示温记录标签法采用温度敏感变色测温技术，其特点是体积小、价格低廉，但不足之处在于需要人工定期巡查，不能自动记录；红外测温法使用红外热成像仪设备给变电站内的所有设备作扫描检查，但红外设备容易受太阳光线影响造成温度测量误差，因此测试只能在夜间进行，而且成本高昂，局限性显尔易见；光纤测温法通过采用分布式光纤传感器对变压器、电缆及配电柜等电气设备发热部位进行测温，将测量的温度信号通过光纤传送到信号接收设备，采用电池供电，其不足之处在于：电池更换麻烦、光纤易受污染影响绝缘以及光纤弯曲度的限制。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、安装使用方便、监测巡检省时省力的变电站一次设备温度监测巡检系统。
本发明的技术方案是：本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，包括后台分析预警系统，其特征在于：还包括无源温度测量传感器和手持巡检终端；
上述的无源温度测量传感器至少设置1个以上，无源温度测量传感器的个数根据变电站一次设备需要进行温度监测的关键点的个数确定；无源温度测量传感器在变电站一次设备需要进行温度监测的每个关键点分别各设置1个；手持巡检终端由巡检工作人员随身携带；无源温度测量传感器与手持巡检终端无线电连接；手持巡检终端与后台分析预警系统通信连接；
上述的无源温度测量传感器包括射频接收电路、温度传感电路、数字逻辑电路和存储器；射频接收电路包括耦合元件、整流电路、稳压电路和调制解调电路；耦合元件与调制解调电路双向信号电连接；整流电路与耦合元件电连接；稳压电路与整流电路电连接；温度传感电路包括电容测温电路和模数转换器；模数转换器与电容测温电路信号电连接；数字逻辑电路包括逻辑控制器和编解码器；编解码器与逻辑控制器双向信号电连接；数字逻辑电路的编解码器与射频接收电路的调制解调电路双向信号电连接；存储器与温度传感电路的模数转换器信号电连接；存储器与数字逻辑电路的逻辑控制器双向信号电连接；
上述的无源温度测量传感器的射频接收电路为一种仅响应与耦合元件固有频率相同或接近的激励信号、利用声表面波耦合元件的频率选择性感知被测设备的温度的电路；电容测温电路为一种根据电容电桥原理对电容-温度特性进行测量、再将电容量和温度的关系进行对应、输出与温度相对应的信号的电路；
上述的手持巡检终端包括微处理器、接口模块、存储模块、射频振荡器、射频发射器、射频接收器、放大器、抛物镜、天线和电源模块；微处理器与接口模块和存储模块分别双向信号电连接；微处理器与放大器信号电连接；射频振荡器与微处理器信号电连接；射频发射器分别与射频振荡器和天线信号电连接；射频接收器分别与射频振荡器和天线信号电连接；放大器与射频接收器信号电连接；抛物镜用于将天线发射的射频信号处理成平行射频信号束；电源模块为手持巡检终端提供工作电源。
进一步的方案是：上述的无源温度测量传感器的存储器内存储的信息采用ID编码结构，包括所测量的变电站一次设备的设备ID，传感器ID和测量信息。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，结构简单、成本较低、使用方便。（2）本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，其无源温度测量传感器无需电源，免去电池等电源二次更换的不便，可实现对变电站一次设备温度的长期有效监测；采用电容测温，电容具有不受磁场影响的特性，能够适应强磁场干扰环境条件；同时电容对温度的灵敏度高，外形尺寸小且可根据需要制成各种形状，从而能够有效适应变电站一次设备温度检测的复杂环境，适用性强。（3）本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，其手持巡检终端通过设置抛物镜，使其发射的射频信号沿特定方向以窄波束的形式传播，从而可有效减小手持巡检终端的发射功率，大幅度提高信号传输的距离、降低使用成本，提高在强磁场环境下的信号抗干扰能力。（4）本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，其后台分析预警系统通过接收手持巡检终端传输的信息可方便地自动准确判断出发生异常的设备类型和位置，并在自动保存的同时将相关信息传输给现场巡检人员携带的手持巡检终端上，从而大大缩短了故障判定和抢修时间，有效保障电力供给。（5）本发明的变电站一次设备温度监测巡检系统，可较大幅度地提高变电站一次设备监控管理水平，节省大量人力、物力，提高工作效率，降低巡检抢修成本，具有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明的构成示意图；
图2为图1中的无源温度测量传感器的构成示意图；
图3为图2中的存储器内的信息编码结构示意图；
图4为图1中的手持巡检终端的构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
（实施例1）
见图1，本实施例的变电站一次设备温度监测巡检系统，主要由无源温度测量传感器、手持巡检终端和后台分析预警系统组成。
无源温度测量传感器至少设置1个以上，无源温度测量传感器的个数根据变电站一次设备需要进行温度监测的关键点的个数确定。变电站一次设备需要进行温度监测的每个关键点分别各设置1个无源温度测量传感器。
手持巡检终端由电力巡检工作人员随身携带；后台分析预警系统设置在供电部门的监控中心。
无源温度测量传感器与手持巡检终端无线电连接；手持巡检终端通过变电站内通信网络与后台分析预警系统通信连接。
见图2和图3，无源温度测量传感器主要由射频接收电路、温度传感电路、数字逻辑电路和存储器组成。
射频接收电路主要由耦合元件、整流电路、稳压电路和调制解调电路组成。耦合元件一方面用于和电磁场耦合获得磁能，另一方面用于接收和发送相应频率的射频电磁波信号。整流电路用于将耦合元件传递的交变磁能转换成直流电压。稳压电路用于将整流电路输出的电压稳压后输出传感器的工作电源。调制解调电路用于对耦合元件接收到的射频信号进行解调以及用于将测量的温度信号进行调制后传输给耦合元件。耦合元件与调制解调电路双向信号电连接；整流电路与耦合元件电连接；稳压电路与整流电路电连接。射频接收电路仅响应与耦合元件固有频率相同或接近的激励信号、利用声表面波耦合元件的频率选择性感知被测设备的温度。
温度传感电路，主要包括电容测温电路和模数转换器。电容测温电路根据电容电桥原理，对电容-温度特性进行测量，再将电容量和温度的关系进行对应，输出与温度相对应的信号。电容测温电路的电容具有对温度灵敏度高，其电容量C随温度升高有显著变化，稳定性好，外形尺寸小且不受强磁场环境影响等优点。模数转换器，用于将电容测温电路传输的信号进行模/数信号转换。模数转换器与电容测温电路信号电连接。
数字逻辑电路主要由逻辑控制器和编解码器组成。逻辑控制器用于指令分配、执行以及存储器读取控制。编解码器用于信号的编码与解码，即解码由调制解调电路传输的命令信息，并将测量的温度信息编码后传输给调制解调电路进行信号的调制。编解码器与逻辑控制器双向信号电连接。
存储器，用于存储标签信息及测量信息，以供读取和后续处理。存储器采用ID编码结构，包括所测量的变电站一次设备的设备ID，传感器ID和测量信息。每个无源温度测量传感器具有均分别具有唯一的ID号。
数字逻辑电路的编解码器与射频接收电路的调制解调电路双向信号电连接；存储器与温度传感电路的模数转换器信号电连接；存储器与数字逻辑电路的逻辑控制器双向信号电连接。
见图4，手持巡检终端主要由微处理器、接口模块、存储模块、射频振荡器、射频发射器、射频接收器、放大器、抛物镜、天线和电源模块组成。
微处理器与接口模块和存储模块分别双向信号电连接；微处理器与放大器信号电连接；射频振荡器与微处理器信号电连接；射频发射器分别与射频振荡器和天线信号电连接；射频接收器分别与射频振荡器和天线信号电连接；放大器与射频接收器信号电连接；抛物镜用于将天线发射的射频信号处理成平行射频信号束；电源模块为手持巡检终端提供工作电源。
手持巡检终端的微处理器主要用于控制与温度传感器的通信以及信息处理；微处理器通过接口模块利用变电站内通信网络与后台分析预警系统实现数据交换。存储模块用于信息的存储。射频振荡器、射频发射器和射频接收器共同构成射频模块，用于产生高频载波信号，为温度测量传感器内部电路工作提供能量；对微处理器传输的需要发送的信号进行调制后向无源温度测量传感器传送；接收并解调来自无源温度测量传感器的信号，该信号经放大器放大后传输给微处理器。天线用于将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将需要发射的电流信号转换为电磁波发射出去。抛物镜用于将天线发射的射频信号处理成平行射频信号束，其目的是使发射的射频信号沿某一特定方向以窄波束的形式传播，从而可减小手持巡检终端的发射功率，大幅度提高信号传输的距离、降低使用成本，提高在强磁场环境下的信号抗干扰能力。
后台分析预警系统主要由通信终端、数据库服务器和工作站组成。后台分析预警系统用于接收和存储由手持巡检终端传输的信息，并对信息进行读取、识别与处理。后台分析预警系统通过接收的信息判断巡检的变电站一次设备是否处于正常工作状态。当发现某一无源温度测量传感器发送的温度信号异常时，后台分析预警系统根据ID信息自动准确显示出发生异常的设备位置及发生异常的设备类型，自动将相关信息存入数据库服务器的同时，传输给现场巡检人员携带的手持巡检终端上，现场巡检工作人员通过信息可实时了解当前巡检的设备状态。此外，供电部门监控中心的管理人员可通过后台分析预警系统了解巡检人员所在的位置，保障巡检工作人员的及时到位；后台分析预警系统可以方便地对巡检数据进行统计、汇总以及进行设备状态的预测分析，提高系统的自动化程度，有效减轻人工测温时的繁琐手工记录工作，确保电力设备安全运行。
本实施例的变电站一次设备温度监测巡检系统，其工作原理和工作过程简述如下：巡检人员对变电站一次设备进行巡检时，手持巡检终端发射无线射频信号，通过电磁场激活附着在变电站一次设备关键点的无源温度测量传感器，无源温度测量传感器开始工作，测量该变电站一次设备关键点的温度，并将测量的温度信息以及设备ID及传感器ID信息一并无线发送给手持巡检终端，手持巡检终端通过变电站内通信网络将相关信息传输给后台分析预警系统进行处理，巡检工作人员还可通过手持巡检终端接收到的后台分析预警系统发送的相关信息或命令进行相应的故障处理等工作。
综上，本实施例的变电站一次设备温度监测巡检系统，结构简单、成本较低、使用方便；其无源温度测量传感器无需电源，免去电池等电源二次更换的不便，可实现对变电站一次设备温度的长期有效监测；采用电容测温，电容具有不受磁场影响的特性，能够适应强磁场干扰环境条件；同时电容对温度的灵敏度高，外形尺寸小且可根据需要制成各种形状，从而能够有效适应变电站一次设备温度检测的复杂环境，适用性强；手持巡检终端通过设置抛物镜，使其发射的射频信号沿特定方向以窄波束的形式传播，从而可有效减小手持巡检终端的发射功率，大幅度提高信号传输的距离、降低使用成本，提高在强磁场环境下的信号抗干扰能力；后台分析预警系统通过接收手持巡检终端传输的信息可方便地自动准确判断出发生异常的设备类型和位置，并在自动保存的同时将相关信息传输给现场巡检人员携带的手持巡检终端上，从而大大缩短了故障判定和抢修时间，有效保障电力供给；可较大幅度地提高变电站一次设备监控管理水平，节省大量人力、物力，提高工作效率，降低巡检抢修成本，具有良好的社会和经济效益。
以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。
Claims (1)
1.一种变电站一次设备温度监测巡检系统，包括后台分析预警系统，其特征在于：还包括无源温度测量传感器和手持巡检终端；
所述的无源温度测量传感器设置1个以上，无源温度测量传感器的个数根据变电站一次设备需要进行温度监测的关键点的个数确定；无源温度测量传感器在变电站一次设备需要进行温度监测的每个关键点各设置1个；手持巡检终端由巡检工作人员随身携带；无源温度测量传感器与手持巡检终端无线电连接；手持巡检终端与后台分析预警系统通信连接；
所述的无源温度测量传感器包括射频接收电路、温度传感电路、数字逻辑电路和存储器；射频接收电路包括耦合元件、整流电路、稳压电路和调制解调电路；耦合元件与调制解调电路双向信号电连接；整流电路与耦合元件电连接；稳压电路与整流电路电连接；温度传感电路包括电容测温电路和模数转换器；模数转换器与电容测温电路信号电连接；数字逻辑电路包括逻辑控制器和编解码器；编解码器与逻辑控制器双向信号电连接；数字逻辑电路的编解码器与射频接收电路的调制解调电路双向信号电连接；存储器与温度传感电路的模数转换器信号电连接；存储器与数字逻辑电路的逻辑控制器双向信号电连接；温度传感电路、数字逻辑电路和存储器均与稳压电路电连接；
所述的无源温度测量传感器的射频接收电路为一种仅响应与耦合元件固有频率相同或接近的激励信号、利用声表面波耦合元件的频率选择性感知变电站一次设备的温度的电路；电容测温电路为一种根据电容电桥原理对电容-温度特性进行测量、再将电容量和温度的关系进行对应、输出与温度相对应的信号的电路；
所述的手持巡检终端包括微处理器、接口模块、存储模块、射频振荡器、射频发射器、射频接收器、放大器、抛物镜、天线和电源模块；微处理器分别与接口模块和存储模块双向信号电连接；微处理器与放大器信号电连接；射频振荡器与微处理器信号电连接；射频发射器分别与射频振荡器和天线信号电连接；射频接收器分别与射频振荡器和天线信号电连接；放大器与射频接收器信号电连接；抛物镜用于将天线发射的射频信号处理成平行射频信号束；电源模块为手持巡检终端提供工作电源；
所述的无源温度测量传感器的存储器内存储的信息采用ID编码结构，包括所测量的变电站一次设备的设备ID，传感器ID和测量信息。
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