CN107036730B - 基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置 - Google Patents

基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，包括控制组件和设置在避雷器内部阀片间隙中的传感器组件，控制组件包括控制器和与控制器对应连接的外部接收天线，控制器通过无线通信模块与远程计算机进行通信；传感器组件包括声表面波温度传感器和用于安装声表面波温度传感器的导电导热封装件；导电导热封装件上设有插槽，声表面波温度传感器包括感应底座和设置在感应底座上的信号传输天线，感应底座插装在插槽内。本发明将避雷器与温度测量传感器一体化设置，结构简单，安装方便，实现了避雷器内部温度的在线测量；克服了现有技术中温度测量对避雷器本体避雷效果的影响，以及传感器不易不便安装的缺点。

Description

基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置
技术领域
本发明涉及避雷器测温技术领域，具体涉及一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置。
背景技术
避雷器长期运行在高电压作用下，当避雷器的荷电率超出其所能承受的最大限度时，电阻片就会加速老化，最终丧失保护作用而被击穿，引起接地短路故障造成停电事故，避雷器内部受潮也是造成避雷器事故的一个重要因素，因此在电力系统中对避雷器的特性监测尤为重要。目前，国内避雷器在线监测仪大多数都是通过测量避雷器的泄漏全电流或者泄漏电流的阻性分量来监测避雷器的运行状况。这种监测仪表的优点是安装简单，读数直观，其不足是避雷器电气参数具有很多干扰，提取阻性分量算法复杂，所需检测设备复杂，测量数据准确性不高。
检测避雷器的内部温度，有助于了解避雷器的运行情况，当避雷器温度升高过快或温度过高时，工作人员需要检修或替换避雷器，及时发现避雷器故障，保护电网和电气设备。但是目前并没有一种能够有效检测避雷器温度的设备，由于避雷器是一个整体装置，采用传统温度测量方法需要引线连接，破坏避雷器的外部结构，导致避雷器整体性能下降；采用红外检测，对内部的温度检测不够准确，而且安装也很不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实时监测避雷器内部温度的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，包括控制组件和设置在避雷器内部阀片间隙中的传感器组件，
所述控制组件包括控制器和与所述控制器对应连接的外部接收天线，所述控制器通过无线通信模块与远程计算机进行通信；
所述传感器组件包括声表面波温度传感器和用于安装所述声表面波温度传感器的导电导热封装件；所述导电导热封装件上设有插槽，所述声表面波温度传感器包括感应底座和设置在所述感应底座上的信号传输天线，所述感应底座插装在所述插槽内。
在上述技术方案中，声表面波温度传感器通过信号传输天线以无线射频方式将避雷器的内部温度信号发送出去，控制器通过外部接收天线接收此温度信号，控制器通对温度信号进行处理，然后把经过处理的数据发送到网络云端，云端数据由远程PC以客户界面的形式对所述避雷器的温度值进行显示。
优选的，所述导电导热封装件包括直径相等的圆柱形上部开槽铝块和下部基座铝块，在所述圆柱形开槽铝块的上部设有扇形开槽，在所述开槽铝块下表面对应于所述扇形开槽的位置处设有开口向下的凹槽，在所述基座铝块的上表面对应位置处开设有开口向上的凹槽，所述开槽铝块和所述基座铝块扣合安装在一起，使两个凹槽对应扣合组成所述插槽。
优选的，所述开槽铝块和基座铝块的直径与被测避雷器内氧化锌阀片的直径相等；所述开槽铝块和基座铝块的总高度高出所述声表面波温度传感器的天线8～18mm。
优选的，所述扇形开槽对应的圆心角角度为115-135度。
用来安装声表面波温度传感器的导电导热封装件采用热传导系数高的金属铝制成，声表面波传感器的感应底座也为金属铝材质。导电导热封装件的尺寸可根据传感器大小及避雷器内部阀片的间隙尺寸和形状设计。避雷器内部的阀片的温度通过具有高热传导率的封装件传导至声表面波温度传感器，使声表面波温度传感器的温度与阀片的温度一致。开槽铝块用于传导流经避雷器的电流并传导避雷器内部温度传递给声表面波传感器的感应底座；开槽铝块上的扇形开槽可以降低铝块对温度声表面波传感器的信号传输天线的影响，避免铝块对传感器天线产生干扰；基座铝块一方面用于传递避雷器内部温度给传递给表面波温度传感器的感应底座，另一方面用于结合上部开槽铝块形成插槽固定安装表面波温度传感器的感应底座。
优选的，所述传感器组件为一组，设置在避雷器阀片组中距顶端的1/3高度处。
优选的，所述传感器组件为两组，一组设置在避雷器阀片组中距顶端的1/3高度处，另一组设置在避雷器阀片组中距底端的1/3高度处。
优选的，所述传感器组件为三组或三组以上，以避雷器阀片组上下两端为端点，在避雷器阀片组中等距设置。
优选的，所述声表面波温度传感器无源无线，其型号为WTS-SG-1。
优选的，所述无线通信模块为4G通信模块。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过在避雷器内安装无源无线的声表面波温度传感器，保证了避雷器的完整性，避免了对避雷器改造等带来的避雷器本身性能的下降。通过合理的安装结构，既保证了避雷器本身的通流能力，保证了传感器的无线通信效果，又保证了温度检测的可靠性。
2.本发明将避雷器与温度测量传感器一体化设置，结构简单，安装方便，实现了避雷器内部温度的在线测量；克服了现有技术中温度测量对避雷器本体避雷效果的影响，以及传感器不易不便安装的缺点；避雷器内部温度的测量的实现，对于研究避雷器带电状态监测技术有重大推动作用。
3.本发明提供的避雷器在线测温装置，利用无源无线声表面波传感器测量避雷器温度，并由控制器通过其内部的无线通信模块将测量数据发送到云端，云端数据由远程监控PC主机以客户界面的形式显示并记录下避雷器的温度值。若在特定条件下，避雷器温度升高过快或温度过高，则提醒工作人员检修或替换避雷器，及时发现避雷器故障，保护电网和电气设备。
附图说明
图1是本发明测温装置与避雷器组装后的结构示意图；
图2是导电导热封装件与声表面波传感器组装后的结构示意图；
图3是导电导热封装件的结构示意图；
图4是声表面波传感器的结构示意图；
其中，1为避雷器，2为控制器，3为外部接收天线，4、10为凹槽，5为感应底座，6为信号传输天线，7为开槽铝块，8为基座铝块，9为扇形开槽，11为导电导热封装件，12为声表面波温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。
实施例1：一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，参见图1-图4，包括控制组件和设置在避雷器1内部阀片间隙中的传感器组件，控制组件包括控制器2和与控制器2对应连接的外部接收天线3，控制器2通过无线通信模块与远程计算机进行通信；传感器组件包括声表面波温度传感器12和用于安装声表面波温度传感器12的导电导热封装件11；导电导热封装件11上设有插槽，声表面波温度传感器12包括感应底座5和设置在感应底座5上的信号传输天线6，感应底座5插装在插槽内。
导电导热封装件11包括直径相等的圆柱形上部开槽铝块7和下部基座铝块8，在开槽铝块7的上部设有扇形开槽9，在开槽铝块7下表面对应于扇形开槽9的位置处设有开口向下的凹槽4，在基座铝块8的上表面对应位置处开设有开口向上的凹槽10，开槽铝块7和基座铝块8扣合安装在一起，使凹槽4和凹槽10对应扣合组成插槽。
其中，感应底座5也为金属铝材质，扇形开槽9对应的圆心角角度为120度。声表面波温度传感器12的型号为WTS-SG-1。无线通信模块为4G通信模块。
实施例2：一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，与实施例2的不同之处在于，传感器组件为两组，一组设置在避雷器阀片组中距顶端的1/3高度处，另一组设置在避雷器阀片组中距底端的1/3高度处。
实施例3：一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，与实施例1的不同之处在于，传感器组件为三组，以避雷器阀片组上下两端为端点，在避雷器阀片组中等距设置。
以实施例1中的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置为例，其具体应用时的规格型号可以设置为：
1.用于500kV线路避雷器温度的测量时，开槽铝块和基座铝块的直径为83mm，其总的高度值高于传感器天线顶端8-18mm。
2.用于110kV线路避雷器温度的测量时，开槽铝块和基座铝块的直径为52mm，其总的高度值高于传感器天线顶端8-18mm。
3.用于220kV线路避雷器温度的测量时，开槽铝块和基座铝块的直径为60mm，其总的高度值高于传感器天线顶端8-18mm。
4.用于330kV线路避雷器温度的测量时，开槽铝块和基座铝块的直径为83mm，其总的高度值高于传感器天线顶端8-18mm。
5.用于750kV线路避雷器温度的测量时，开槽铝块和基座铝块的直径为128mm，其总的高度值高于传感器天线顶端8-18mm。
本发明可依据传感器的种类、大小来决定设置在避雷器内的声表面波温度传感器的数量可扩展到多个，可满足现有的各种形式的避雷器使用。
本发明在测量时，避雷器内部的阀片的温度通过具有高热传导率的封装传导至声表面波温度传感器，使声表面波温度传感器的温度与阀片的温度一致。由于温度的变化会引起声表面波频率的变化，声表面波温度传感器的频率信号通过天线将获得的含有温度信息的频率信号传输到控制器，控制器将频率变化转化为温度值，并将该值通过其自带的4G通信模块发送到云端，进而计算机以客户界面的形式显示并记录下避雷器的温度值。
本发明采用声表面波温度传感器来测量避雷器内部的温度变化，利用无线传输，将温度变化转换成频率变化传输至控制器，控制器通过4G网络将温度信息传送给远程的计算机，由计算机完成数据分析处理，从而实现避雷器在线温度监测。
需要特殊说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，包括控制组件和设置在避雷器内部阀片间隙中的传感器组件，
所述控制组件包括控制器和与所述控制器对应连接的外部接收天线，所述控制器通过无线通信模块与远程计算机进行通信；
所述传感器组件包括声表面波温度传感器和用于安装所述声表面波温度传感器的导电导热封装件；所述导电导热封装件上设有插槽，所述声表面波温度传感器包括感应底座和设置在所述感应底座上的信号传输天线，所述感应底座插装在所述插槽内。
2.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述导电导热封装件包括直径相等的圆柱形上部开槽铝块和下部基座铝块，在所述开槽铝块的上部设有扇形开槽，在所述开槽铝块下表面对应于所述扇形开槽的位置处设有开口向下的凹槽，在所述基座铝块的上表面对应位置处开设有开口向上的凹槽，所述开槽铝块和所述基座铝块扣合安装在一起，使两个凹槽对应扣合组成所述插槽。
3.根据权利要求2所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述开槽铝块和基座铝块的直径与被测避雷器内氧化锌阀片的直径相等；所述开槽铝块和基座铝块的总高度高出所述声表面波温度传感器的天线8～18mm。
4.根据权利要求2所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述扇形开槽对应的圆心角角度为115-135度。
5.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述传感器组件为一组，设置在避雷器阀片组中距顶端的1/3高度处。
6.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述传感器组件为两组，一组设置在避雷器阀片组中距顶端的1/3高度处，另一组设置在避雷器阀片组中距底端的1/3高度处。
7.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述传感器组件为三组或三组以上，以避雷器阀片组上下两端为端点，在避雷器阀片组中等距设置。
8.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述声表面波温度传感器的型号为WTS-SG-1。
9.根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的避雷器在线测温装置，其特征在于，所述无线通信模块为4G通信模块。
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