CN104748870A - 一种无源无线温度电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源无线温度电流传感器，本发明的目的是提供一种监测一次回路电流及直接使用电流取电的无线测温传感器，本发明包括能量收集模块，能量储存模块，智能控制模块，无线通讯模块，接地模块，电流采集模块，温度采集模块，其特征在于：所述的能量采集模块与能量储存模块相连，能量储存模块与智能控制模块相联通，智能控制模块与无线通讯模块相连并通过接地模块接地，温度采集模块通过能量储存模块供电并与智能控制模块相连，电流采集模块通过能量储存模块供电并与智能控制模块相连。本发明主要用于电力设备参数在线监测元件。

Description

一种无源无线温度电流传感器

技术领域

本发明涉及电力设备参数在线监测元件，尤其涉及一种无源无线温度电流传感器。

背景技术

无线测温传感器通常由锂电池、微控制单元、温度传感器、无线模块四部分组成，采用全数字方式工作。它安装在高电压设备上，等电位测量设备温度。无线测温传感器把温度信号通过无线的方式传送给无线汇聚终端，无线汇聚终端可以接收多个无线传感器的数据，并通过有线通讯的方式，把全部温度数据转发给计算机温度预警系统。常用的无线测温传感器有以下几种：1、传统无线测温传感器；2、射频供电无线测温传感器；3、温差供电无线测温传感器；4、CT取电无线测温传感器；但是目前市场上暂无可监测一次回路电流及直接使用电流取电的无线测温传感器。

发明内容

本发明公开了一种无源无线温度电流传感器，用以填补目前市场上暂无可监测一次回路电流及直接使用电流取电的无线测温传感器空白。

本发明的技术解决方案是：

一种无源无线温度电流传感器，包括能量收集模块，能量储存模块，智能控制模块，无线通讯模块，接地模块，电流采集模块，温度采集模块，其特征在于：所述的能量采集模块与能量储存模块相连，能量储存模块与智能控制模块相联通，智能控制模块与无线通讯模块相连并通过接地模块接地，温度采集模块通过能量储存模块供电并与智能控制模块相连，电流采集模块通过能量储存模块供电并与智能控制模块相连。

所述的智能控制模块与控制能量储存模块联通，智能控制模块控制能量储存模块与电流采集模块及温度采集模块的联通。

所述的智能控制模块通过无线通讯模块发送侦测数据及接收控制信号。

所述的电流采集模块及温度采集模块采集的数据统一接受至智能控制模块中转变为数字信号。

本发明的有益效果是：通过基于隧道磁阻的磁感应现象，当垂直于传感器表面的磁场发生变化时，其磁阻发生相应变化，传感器输出差分电压相应变化，通过采集4个工频周期内的磁场强度，经过TRMS计算处理后，得到当前磁场强度的真有效值，利用电流的磁效应，计算当前电流有效值。采用最小二乘法和大样本数据分析处理，对传感器进行非线性标定，达到测量一次回路工频电流的目的。改进了传统CT取电无线测温传感器启动电流大、电网波动时易损坏的不足。可在线取电监测电气接点温度与一次回路电流，便于过热原因快速定位。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图中：1-能量收集模块，2-能量储存模块，3-智能控制模块，4-无线通讯模块，5-接地模块，6-电流采集模块，7-温度采集模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

参见附图，本发明包括能量收集模块1，能量储存模块2，智能控制模块3，无线通讯模块4，接地模块5，电流采集模块6，温度采集模块7，其特征在于：所述的能量收集模块1与能量储存模块2相连，能量储存模块2与智能控制模块3相联通，智能控制模块3与无线通讯模块4相连并通过接地模块5接地，温度采集模块7通过能量储存模块2供电并与智能控制模块3相连，电流采集模块6通过能量储存模块2供电并与智能控制模块3相连。

所述的智能控制模块3与能量储存模块2联通，智能控制模块3控制能量储存模块2与电流采集模块6及温度采集模块7的联通。

所述的智能控制模块3通过无线通讯模块4发送侦测数据及接收控制信号。

所述的电流采集模块6及温度采集模块7采集的数据统一接受至智能控制模块3中转变为数字信号。

所述的能量收集模块1为系统提供原始能量源。根据法拉第电磁感应原理，穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中会产生感应电流。利用镍铁系合金材料的高初始磁导率特性，在一次回路电流很小的情况下，其感应电流也可达到能量收集电路启动要求，经过调整与阻抗匹配，最小启动电流为3A(工频)。利用镍铁系合金材料的磁饱和特性，在一次回路电流上升到临界点时，感应电流不再上升，保证其能量收集电路安全工作，同时在能量收集电路上增加保护电路，抑制其感应电流。经过以上处理，解决了启动电流大、电网波动时易损坏的问题。

其实现方式是：在通电导线外套装闭合超高导磁材料，导磁材料上绕制漆包线，形成微型穿心电流互感器取电装置。当导线中流过交变电流时，取电装置产生感应电流即微弱的感应电压，当电压幅度超过20mV时，经过高频升压变压器逆变，为后续电路提供脉冲电流及能量储备。

能量收集部分采用高导磁合金材料特性和阻抗匹配技术，达到了能量收集功率最大化，降低了在线取电最小启动电流至3A，同时采用保护抑制电路，解决了传统CT取电存在的电网波动时传感器易损坏及线圈发热的问题。

所述的能量储存模块2为系统提供能量缓冲池。其通过电压比较器，当缓冲池能量达到预期设定值时，缓冲池为系统采集发射提供脉冲能量，同时根据原始能量状况动态改变采集发射周期，延长传感器连续工作时间，适应电网尖峰平谷。

所述的智能控制模块3是为了实现系统全部控制功能。其主要实现温度采集、电流采集、标定补偿、低功耗管控、无线通讯、功耗动态调节等。达到功率最大化、系统最优化、生命周期内高可靠运行。

所述的无线通讯模块4为系统提供数据交互。其采用超低功耗技术，将传感器数据和状态通过433MHz免申请无线电波传送至接收装置，传输距离空旷50米，适合分布式测温需求。

所述的温度采集模块7是为了实现目标温度采集。温度传感器感测待测物体表面温度状况，经过信号调理，转换为温度，表征被测物体发热程度。

所述的电流采集模块6根据电流的磁效应，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场。稳定的电流产生稳定的磁场，交变的电流产生交变的磁场。

利用基于隧道磁阻的磁感应现象，当垂直于传感器表面的磁场发生变化时，其磁阻发生相应变化，传感器输出差分电压相应变化，通过采集4个工频周期内的磁场强度，经过TRMS计算处理后，得到当前磁场强度的真有效值，利用电流的磁效应，计算当前电流有效值。采用最小二乘法和大样本数据分析处理，对传感器进行非线性标定，达到测量一次回路工频电流的目的。

所述的接地模块5为等电位接地，其用于系统高压等电位安全接地，能够提高可靠性，降低故障率，同时在此部件内部涂抹导热硅脂加速热传递，缩短温度采集响应时间。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无源无线温度电流传感器，包括能量收集模块(1)，能量储存模块(2)，智能控制模块(3)，无线通讯模块(4)，接地模块(5)，电流采集模块(6)，温度采集模块(7)，其特征在于：所述的能量收集模块(1)与能量储存模块(2)相连，能量储存模块(2)与智能控制模块(3)相联通，智能控制模块(3)与无线通讯模块(4)相连并通过接地模块(5)接地，温度采集模块(7)通过能量储存模块(2)供电并与智能控制模块(3)相连，电流采集模块(6)通过能量储存模块(2)供电并与智能控制模块(3)相连。

2.根据权利要求1所述的无源无线温度电流传感器，其特征在于：所述的智能控制模块(3)与能量储存模块(2)联通，智能控制模块(3)控制能量储存模块(2)与电流采集模块(6)及温度采集模块(7)的联通。

3.根据权利要求1所述的无源无线温度电流传感器，其特征在于：所述的智能控制模块(3)通过无线通讯模块(4)发送侦测数据及接受控制信号。

4.根据权利要求1所述的无源无线温度电流传感器，其特征在于：所述的电流采集模块(7)及温度采集模块(6)采集的数据统一接收至智能控制模块(3)中转变为数字信号。