CN107966219A - 电力开关柜无源无线测温装置 - Google Patents

Abstract

电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：该装置包括谐振型声表面波无线传感器、读取板状天线、谐振型声表面波无线读取器和温度显示器，谐振型声表面波无线传感器与读取板状天线无线连接，读取板状天线连接谐振型声表面波无线读取器，谐振型声表面波无线读取器无线连接温度显示器。产品的优势是：1） 安全性高。2） 安装方便。3） 维护成本低。4） 测温实时性好。5）传感器更换和固定方便。

Description

电力开关柜无源无线测温装置

技术领域：本发明涉及一种电力开关柜无源无线测温装置

背景技术：电力安全生产是一个国家经济发展和社会稳定的重要基础，具有极其重要的战略意义。对电力设备状态进行及时有效的状态监测，是保证电力安全生产的重要环节。这其中温度是最重要的检测参量之一。各类电力设备的开断接触点(图1)都可能因为松动、老化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，表现出温度升高的现象，给电网安全带来隐患。如果不及时发现，容易引起起火爆炸、大面积停电、人员伤亡等灾难事故，直接和间接经济损失巨大。因此，对电力设备的关键接点进行温度监测已经成为电网安检人员的重要工作内容。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施(试行)》和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》明确规定定期对开关设备的接头、触头和铜铝过渡做温度检测和检查。

2008年前后，国内外都提出了建设“坚强智能电网”的发展目标。按照中国国家电网的定义，坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。可见，中国坚强智能电网的最重要特征之一就是信息化和自动化，实现各类信息的精确高效采集与传输。

所以从电网技术的发展趋势看，采用信息化、智能化的在线温度监测符合未来的发展趋势，也越来越得到行业的认可和重视。

不同测温技术的特点：

目前有多种测温技术已经应用于电力设备测温中，比较传统的是示温贴纸和红外测温仪。这两种属于人工巡检的辅助设备，需要人员定期到现场观察和检查。

最常用的人工红外测温存在以下几方面的缺陷：

漏检、误检概率大：

受巡检人员的责任心、专业水平、工作状态影响大，数据可靠性低。

受灰尘、天气等环境影响大：

当被测部位有凝露和灰尘污垢时测温不准，室外测温则受雨雪和雾霾天气影响大；

只能检测无遮挡、可视范围内的温度：

红外测温无法检测视线范围外的温度，甚至不能测玻璃窗后面的温度。

人力成本高：

需要人员到现场，这在偏远荒凉地区尤其增加了人力成本。

设备固定难度大：

操作麻烦，不利于提高工作效率，且如果通过螺栓直接固定，更换和检修不易。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种电力开关柜无源无线测温装置，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：该装置包括谐振型声表面波无线传感器、读取板状天线、谐振型声表面波无线读取器和温度显示器，谐振型声表面波无线传感器与读取板状天线无线连接，读取板状天线连接谐振型声表面波无线读取器，谐振型声表面波无线读取器无线连接温度显示器。

谐振型声表面波无线传感器使用音叉形谐振型声表面波无线传感器或套环形谐振型声表面波无线传感器。

音叉形谐振型声表面波无线传感器包括上小下大的柱形机构及设置在柱形机构底部的U形底座。

该装置还包括将音叉形谐振型声表面波无线传感器固定的临时固定座，该临时固定座包括开口朝向侧面的U形卡及设置在U形卡顶部的固定套件，固定套件包括壳体、单向齿轮、伸缩杆、支撑壳和旋转轴，壳体设置在U形卡顶部，旋转轴设置在壳体内的一侧的开口槽内，开口槽的侧向和顶端均有开口，旋转轴能在开口槽内上下移动且能轴向转动，支撑壳通过侧面的条形开口伸进开口槽内并连接旋转轴,支撑壳能绕旋转轴旋转且能随着旋转轴上下移动,伸缩杆的一端设置有套住柱形机构的套筒,伸缩杆的另一端穿过支撑壳和旋转轴后与伸进临时固定座另一侧的单向齿轮或与该单向齿轮啮合；旋转轴的中心设置有中心轴，中心轴的两端伸进开口槽两侧竖向限位槽内，中心轴的底部通过 U形架连接伸缩弹簧，中心轴能在U形架上转动；伸缩杆及支撑壳能旋转至水平位置限位或者旋转至竖起的位置卡在开口槽上端的开口处临时限位；

支撑壳内设置有拉紧弹簧，拉紧弹簧套在伸缩杆上且一端连接伸缩杆，另一端连接支撑壳内壁，拉紧弹簧始终保持一个将伸缩杆拉向旋转轴方向的拉力。

伸缩弹簧为向下拉的拉紧弹簧，此时，伸缩杆与单向齿轮接触的一端直接伸进单向齿轮的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮啮合的弧形齿条，单向齿轮的旋转方向为上沿向外的单向旋转。

伸缩弹簧为向上顶的顶力弹簧，此时，伸缩杆与单向齿轮接触的一端直接伸进单向齿轮的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮啮合的弧形齿条，单向齿轮的旋转方向为上沿向内的单向旋转。

单向齿轮上方设置一个限制其单向旋转的弹性棘爪。

U形卡的底部设置有使用时将其固定的旋拧螺栓。

读取板状天线为外形呈扁平的板状，读取板状天线底部有吸附力超过1 公斤的强磁力磁铁。

优点效果：一种电力开关柜无源无线测温装置，声表面波(Surface AcousticWave，简称SAW)，是英国物理学家瑞利在19世纪80年代研究地震波过程中发现的一种能量集中于地表面传播的声波。1965年，美国人 R.M.White和F.M.Voltmov发明了能在压电材料表面激励声表面波的金属叉指换能器(英文简称IDT)之后，相继出现了各种声表面波器件，广泛应用于雷达、航空航天、广播电视以及通信等领域中的信号处理。而声表面波传感器的研究开始于20世纪80年代末。由于声表面波沿压电介质表面传播，对表面荷载例如质量、温度、应力等极为敏感，因而形成了声表面波技术的另一个新兴市场，即智能传感应用。经过数十年的发展，欧美等发达国家已经有多款声表面波传感器获得了商业化应用，例如战剂防化的单兵化学毒剂报警装备、汽车轮胎压力传感器、力矩传感器等。特别是美国Sengenuity公司所推出的面向电力设备在线测温需求的声表面波温度传感器，以其独特的“无源”和“无线”优势获得了巨大的市场反响，并引起了国内企业的广泛关注和跟进研究。

目前市场上出现的声表面波测温产品基本都是谐振型(还有一种是延迟线型)，它是通过传感器谐振频率的变化来感知被测参量的变化。声表面波谐振器的具有谐振频率高、品质因数高的特点(品质因数高达1万以上)，远高于其他类型的谐振器，这种独特的优势是其能够作为传感器的最重要条件。谐振型声表面波温度传感器就是由声表面波谐振器、天线和结构件组成。而作为测温系统主要由谐振型声表面波温度传感器(即探头)和基于脉冲雷达原理的温度读取器组成。系统示意图如图2。其工作原理是：读取器发出电磁扫描信号，传感器接收到电磁信号并由叉指换能器转换成其内部工作的声表面波；声表面波沿内部压电基片传播、反射产生谐振，其谐振频率与温度呈线性关系；谐振信号再由叉指换能器转换成电磁信号经天线返回到读取器；读取器提取传感器返回的电磁波信号频率特征，就获得温度信息。

随着信息化技术的发展，在线测温技术逐步在电力测温中得到应用，例如光纤测温、有源无线测温等。在线监测极大提高了电力安检的技术水平，提高了安检的效率、精度和实时性。但目前常见的在线测温手段在安全性、可靠性、成本等方面还存在一定缺陷，因此一直没有大规模化应用。

近几年，国内外市场上出现了基于谐振型声表面波(SAW)传感技术的测温产品，也就是目前常被称为“无源无线测温”的产品。这种产品由于采用了声表面波传感技术，兼有“传感器无需供电”、“无线测温”的优点，即所谓的“无源”、“无线”。相比其他测温产品，其具有安全可靠、成本低、实时性好、便于维护等独特优势。表1是不同在线测温技术的特点对比。

表1不同在线测温技术的特点对比

总之，相对于其他测温方式，无源无线测温产品的优势是：

1)安全性高。

无线测温方式避免了在高压设备上引入连线，不影响高压绝缘。传感器完全无源，不带电池，避免了电池高温爆炸和化学泄露等隐患。

2)安装方便。

无线测温避免了复杂的布线。

3)维护成本低。

传感器完全无源，不需定期更换电池，使用寿命长。具有“一次安装永久使用”的特点。

4)测温实时性好

由于传感器不需要电池供电，因此无需为了延长电池寿命而加大温度扫描间隔。

5)传感器更换和固定方便

采用特殊的传感器固定装置，使得传感器更换和固定十分方便。

附图说明：

图1为发明的整体结构示意图；

图2为音叉形声表面波传感器的结构示意图；

图3为读取板状天线的结构示意图；

图4为临时固定座的一种形式的结构示意图；

图5为临时固定座的另一种形式的结构示意图；

图6为临时固定座的再一种形式的结构示意图；

图7为临时固定座的伸缩杆竖起时的结构示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为软件绘制出的温度变化曲线图；

图10为梅花触头、触臂和静触头的连接示意图；

图11为断路器腔室内可安装板状天线的位置；

图12为配合音叉形传感器的专用夹具；

图13为通过RS485总线组网的系统图；

图14为通过无线通信的系统图；

图15为站内集中显示服务器软件界面；

图16为温度曲线界面图；

图17为历史温度曲线图；

图18为变电站温度远程监控；

图19为谐振式声表面波测温系统的原理示意图。

具体实施方式：

如图1所示，发明提供一种电力开关柜无源无线测温装置该装置包括谐振型声表面波无线传感器1、读取板状天线2、谐振型声表面波无线读取器3和温度显示器4，谐振型声表面波无线传感器1与读取板状天线2无线连接，读取板状天线2连接谐振型声表面波无线读取器3，谐振型声表面波无线读取器 3无线连接温度显示器4。

谐振型声表面波无线传感器1使用音叉形谐振型声表面波无线传感器或套环形谐振型声表面波无线传感器。

音叉形谐振型声表面波无线传感器包括上小下大的柱形机构5及设置在柱形机构5底部的U形底座6。

该装置还包括将音叉形谐振型声表面波无线传感器固定的临时固定座，该临时固定座包括开口朝向侧面的U形卡7及设置在U形卡7顶部的固定套件，固定套件包括壳体8、单向齿轮9、伸缩杆10、支撑壳11和旋转轴12，壳体 8设置在U形卡7顶部，旋转轴12设置在壳体8内的一侧的开口槽内，开口槽的侧向和顶端均有开口，旋转轴12能在开口槽内上下移动且能轴向转动，支撑壳11通过侧面的条形开口伸进开口槽内并连接旋转轴12,支撑壳11能绕旋转轴12旋转且能随着旋转轴12上下移动,伸缩杆10的一端设置有套住柱形机构5的套筒15,伸缩杆10的另一端穿过支撑壳11和旋转轴12后与伸进临时固定座另一侧的单向齿轮9或与该单向齿轮9啮合；旋转轴12的中心设置有中心轴，中心轴的两端伸进开口槽两侧竖向限位槽14内，中心轴的底部通过U形架16连接伸缩弹簧17，中心轴能在U形架16上转动；伸缩杆10 及支撑壳11能旋转至水平位置限位或者旋转至竖起的位置卡在开口槽上端的开口处临时限位；

支撑壳11内设置有拉紧弹簧18，拉紧弹簧18套在伸缩杆10上且一端连接伸缩杆10，另一端连接支撑壳11内壁，拉紧弹簧18始终保持一个将伸缩杆10拉向旋转轴12方向的拉力。

伸缩弹簧17为向下拉的拉紧弹簧，此时，伸缩杆10与单向齿轮9接触的一端直接伸进单向齿轮9的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮9啮合的弧形齿条19，单向齿轮9的旋转方向为上沿向外的单向旋转。即图4中所示的顺时针旋转此时，通过手动顺时针旋转齿轮可调整伸缩杆10另一端有下压的趋势，进而增加固定柱形机构5的紧固度。而置于调整的幅度只需要选择不同的齿间密度即可。使用时，伸缩杆10的状态如图7所示，将柱形机构5插入套筒15内然后将伸缩杆10旋转至水平位置，然后向外拉出拉紧弹簧18，使其不会接触到单向齿轮9，此时，在伸缩弹簧17的下拉作用下，套筒15及伸缩杆10下移，直至下移至图4所示的位置，然后松开伸缩杆10，使其带动套筒15及柱形机构5移动直至其插入单向齿轮9内限位或者与其啮合限位，完成固定。

伸缩弹簧17为向上顶的顶力弹簧，此时，伸缩杆10与单向齿轮9接触的一端直接伸进单向齿轮9的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮9啮合的弧形齿条19，单向齿轮9的旋转方向为上沿向内的单向旋转。即图5中所示的逆时针旋转通过逆时针旋转单向齿轮使得伸缩杆10另一端有上扬的趋势，而因为柱形机构5底部的U形底座6的作用，伸缩杆10的上扬同样会达到加固柱形机构5的作用。而置于调整的幅度只需要选择不同的齿间密度即可。使用时，伸缩杆10的状态如图7所示，将柱形机构5插入套筒15内然后将伸缩杆10旋转至水平位置，然后向外拉出拉紧弹簧18，使其不会接触到单向齿轮 9，此时，下压套筒15及伸缩杆10，使他们下移，直至下移至图4所示的位置，然后缓慢松开伸缩杆10，并保持手对伸缩杆10的下压里，使得伸缩杆10 带动套筒15及柱形机构5移动直至伸缩杆10插入单向齿轮9内限位或者与其啮合限位，完成固定。

单向齿轮9上方设置一个限制其单向旋转的弹性棘爪20。

U形卡7的底部设置有使用时将其固定的旋拧螺栓21。

读取板状天线为外形呈扁平的板状，读取板状天线底部有吸附力超过1 公斤的强磁力磁铁。

表1 WTS-SG-1型无源无线测温系统标准配置

电力开关柜一般分多个腔室，不同腔室之间有金属隔板。而声表面波传感器是无源的，信号很微弱，因此其信号容易金属隔板遮挡或屏蔽。在实际安装中一般每3个传感器位于一个腔室，用于检测同一组的ABC三相的温度。所以本产品的配置中按照每3个传感器配1个读取天线，如图3所示。

在很多电力开关柜测温需求中，除了6个触头外，往往还需要监测3个出线电缆头的温度，甚至还包括3个进线母排的温度，这就需要增加传感器的数量。在这种情况下，可以按照每3个传感器配一个读取天线的标准增加传感器的数量。基本性能指标

表2无源无线温度传感系统主要指标

各部件简介

传感器

谐振型声表面波传感器由声表面波谐振器、天线和结构件组成，内部没有电路和供电装置。其工作能量来自外部无线电信号。电力开关柜的发热隐患部位为触头和母排接点处。根据不同的安装部位提供了音叉形传感器和套环形传感器。

1)音叉形

音叉形传感器用于母排或者较平整部位的测温。其底部有一音叉形(U形) 底座，开口直径13mm，用于螺栓固定。如果被测部位的母排有螺栓，可直接通过螺栓固定。如果没有可用螺栓，可通过专用夹具或者扎带固定。

读取器

谐振型声表面波读取器类似于一个脉冲雷达收发器。工作状态下，其不断发射脉冲扫频信号，所发射的信号会激励起传感器的谐振，从而使读取器能够检测到传感器的谐振频率，进而解析出温度值。读取器其中一端设有4个天线接口、用于连接读取天线。天线的数量根据传感器多少而定，最多可以接4 个天线。读取器的另一端设有电源及

通信接口，主要包括：

1)电源接口

有3个接线柱，分别是L(火线)、N(零线)和保护地。该端口输入交流直流均可。交流输入电压范围为85～264V。直流输入正极接L，负极接N，电压范围为120～370V。

2)电源开关

用于关断输入电源的L极。

3)RS485接口

由RS485-A、RS485-B、GNDD、GND和5Vout组成。该接口可以提供 5V/200mA的电流输出，可用于给单机显示屏供电。

4)无线数据接口

当不选择RS485通信时，可选择无线数据传输作为读取器与上位机的通信方式

5)状态指示灯

有POWER、TX和RX三个状态指示灯。当读取器上电后，POWER绿灯亮；当读取器向外发送数据时，TX红灯闪烁；当读取器接收到有效数据时，RX黄灯闪烁。

读取天线

电力开关柜对绝缘要求较高，某些位置空间狭窄。因此安装在柜体内壁上的天线不能有太高的突起，以免带来安全隐患。本产品配备的天线为板状，高度仅26mm。板状天线底部有强磁力磁铁，吸附力超过1公斤，如图所示。

用户软件

用户软件运行在上位机电脑上，其主要功能有：

1)测温系统的调试和设置；

2)温度数据及温度曲线的显示；

3)温度告警的设定、声光报警；

4)历史数据存储和浏览。

图9是将传感器放置在加热板上，由软件根据温度数据绘制出的温度变化曲线图。为方便使用产品，本产品附带了免费的单机版上位机软件。用户可以在PC机上对单台测温系统进行操作。用户可根据需要，开发适合自己的上位机软件。本申请还可根据用户需要提供网络版用户软件。该软件安装在集中显示服务器上，可显示多台读取器(或开关柜)的数据，并具有单机免费版软件的所有功能。详细信息将在后面变电站测温解决方案中介绍。

温度显示器(上位机)

温度显示器(上位机)是温度显示的硬件平台。根据需要可以配单机显示屏和集中显示服务器。温度显示器不属于产品标配。

单机版显示屏用于单个读取器(开关柜)温度数据的显示，可嵌在开关柜仪表室柜门上(显示屏面积约98mm*98mm)。显示屏与读取器通过数据线通信，具有的功能有：

1)循环显示各传感器的温度值、编号和信号强度；

2)设定的温度告警门限，超过温度门限则发出闪光报警；

3)温度校准。

单机版显示器只能显示温度数据值，不具有温度曲线绘制和数据存储功能。集中显示服务器是一台通用工业电脑，通过RS485总线或者无线数据传输连接多个温度读取器。作为集中显示服务器使用，需要在工业电脑上安装网络版用户软件，从而具备各种复杂显示和告警功能。

开关柜测温解决方案：

开关柜内最容易有发热隐患的是6个触头和3个出线接头，尤其以6个触头的故障率最多。因此大多数开关柜测温需求都是6点测温和9点测温。下面是针对触头和出线接头给出的测温解决方案。

动触头测温

开关柜内有六个触头，是发热隐患最多的部位，也是最需要做温度监测的部位。在很多变电站开关柜后期加装测温的工程中，开关柜并不是完全停电的，允许加装测温传感器的也只有六个动触头部位。

本方案尤其适合变电站后期改造。具有工程量小、施工时间短的优点。

触头发热原因

动触头或者静触头的衔接处可能会因为松动、老化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，温度上升。温度上升进一步增加了接触电阻，加速部件老化，形成恶性循环。如果不及时发现和检修，最终将导致事故发生。一个使用几年之后的梅花触头，触头表面的镀银层已经氧化发黑。如果开关柜有材料质量、加工精度等问题，即使是新开关柜也会存在触头接触不良、发热的问题。

温度监测部位的选择

梅花触头由多个触指组成，根据电流容量数量有6、12、24、30等不同规格。这些触指的两端在外圈弹簧的弹性作用下分别与静触头和动触臂接触连接，如图10所示。这些触指相当于并联在静触头和触臂之间的小电阻，电阻的大小决定了触头是否有发热故障。表面上看，对梅花触指进行温度监控才是最准确的，但实际上这在理论和操作上都不是最佳，这是因为：

1)触指数量多，哪个触指发热更严重不可预测。

由于触指表面平整度、接触力度和氧化程度有所不同，润滑油质涂抹不均匀等原因，每个触指的等效电阻是不同的，流过的电流大小也不同，温度也就不同。

2)梅花触头结构复杂，周围空间狭窄，推入过程中可能发生磕碰。

梅花触头在推入静触头过程中可能会碰到静触头盒。作为一个弹性结构，在操作过程中还会有形变。这一特点决定了安装在梅花触头上的传感器容易因为碰撞脱落，带来其他问题。

分析及试验标明，静触头和动触臂是触头温度监测的最佳部位。二者都是热的良导体，且直接接触发热面，因此能够很好的反映触头的温度。但在变电站后期加装测温系统的工程中，动触臂是传感器的最佳安装部位，安装在静触头则不是很方便。这是因为，许多电力开关在维护检修时并不是全部停电，而是仅仅将动触头手推车拉出，母排及静触头都是带电的，不允许实施操作。

传感器的安装

本申请推出多种形式的传感器外形，适合应用在在开关柜动、静触头上测温。其中断路器上动触头测温部位，电流1600A以上的触臂直径为55mm或79mm 等，触臂外侧不再有套管，空间较大，因此可以选用改型的音叉形传感器。

读取天线的安装

无源无线传感器由于没有电源供电，靠吸收读取器的问讯信号的能量工作，因此其信号非常微弱，读取天线不能离传感器太远。理想情况下的最大距离约两米。当环境中有障碍物遮挡或者安装角度不佳时，距离在几十公分效果较好。所以传感器和读取天线都安装在开关柜内部。

开关柜各个触点之间有金属板隔离，单个读取天线难以覆盖所有传感器，为了保证信号效果，一般按照每3个传感器配一个读取天线。触头的6个传感器用2个板状天线。读取天线采用强磁力板状天线，如图7所示。板状天线是专为电力开关柜应用而开发，吸附在电力开关柜内壁、传感器的附近，突出柜壁的高度只有26mm，开关柜内绝大部分位置都可以安放。

当采用本方案的套环形传感器式，两个板状天线吸附安装在断路器腔室，天线线缆通过走线槽引出到仪表腔室(连接读取器)，如图11所示。图11中示出了断路器腔室内3个可安装板状天线的位置。

读取器的安装：

读取器安装在开关柜的仪表腔室内，通过导轨固定，或者捆扎固定，如图 14所示。读取器需要电源供电，供电电压是交流85～264V，或者直流120～370V 读取器对外有RS485通信接口，因此需要使用双绞线与上位机连接，也可使用无线数据传输。

刀闸及母排接头的测温：

发热点以及原因

图13断路器腔室内可安装板状天线的位置

1)刀闸

刀闸的发热原因有两个：

与触头类似，属于活动的连接点，发热原因也与触头类似；

有的刀闸有铜铝过渡。铜铝是两种不同金属，因为热胀冷缩、电化学反应等原因会在交界面处开裂，轻微的开裂在表面上很难看出来，但是接触电阻却大大增加，通过温度监测很容易发现故障隐患。

2)母排结合点

母排与母排、母排与电缆的接头也是重要的发热隐患部位。这些部位的发热主要是由于施工质量、螺栓松动和氧化腐蚀等原因。

3)静触头与母排的连接点

开关柜静触头的后面与母排连接，触头发热会传导到母排上。通过此处母排温度的监测就可以发现触头的故障。在套环形传感器推出之前，本申请的触头测温都采用该方案，已有大量工程安装案例可参考。

传感器的安装

当被测温部位有较大的空间，类似刀闸、母排接点等，可使用音叉形型传感器(图所示)。本申请的音叉形传感器采用了专利的结构，具有结实耐用，便于安装的特点。传感器为音叉形，通过母排接点的螺栓固定。用音叉形传感器监测静触头温度的。该案例是给某开关柜制造厂的解决方案。开关柜厂对设备结构设计加工有很大灵活性，为了便于静触头测温，在母排靠近静触头的位置(小于15cm)设置螺孔，专门用于传感器的固定。在变电站后期改造项目中，母排的接点往往套装了热缩管，没有现成的螺栓用于固定音叉形传感器，或者不允许松动并使用母排上的螺栓。这种情况可使用专用的夹具固定传感器。图12是配合音叉形传感器的专用夹具。

天线的安装

刀闸及母排接点的周围空间比较宽敞，天线与传感器放置在同一个腔室内，距离传感器30～60cm的位置较佳，如图15和图16所示。安装中可能会根据信号质量进行位置微调，以保证检测到的传感信号功率在合理范围。

6组网方案

变电站内组网

RS485总线组网

每个开关柜安装一套测温装置，所有测温装置通过RS485总线组网，再连到控制中心的集中显示服务器(站内终端监视器)上。图12是一个变电站内 20面开关柜的组网示意图。所有开关柜各测温点的温度数据和编号均上传到集中显示服务器上，因此站内集中显示服务器可以查看每个开关柜各点的温度情况。

无线组网

RS485总线是有线的，需要双绞线连接每个开关柜。布线对于旧变电站改造来说，往往工程量很大。因此可以用无线数据传输来代替RS485总线。这需要每个读取器增加一个无线模块及天线。同时监控主机的RS485接口也替换为无线模块传输，从而组成一个内部无线局域网，如图13所示。无线传输模块默认的通信频率是470MHz，发射功率100毫瓦，通信距离不低于100米。根据需要，可以采用其它无线传输方案，例如WIFI、ZIGBEE等。

站内集中显示服务器的功能

1)软件基本功能

温度显示如果采用集中的方式，需要一台服务器并安装网络版上位机软件。服务器安装专用的温度监测软件。监测软件的基本功能有

温度的采集及显示；

告警温度设定；

高温报警(声音、闪屏)；

历史数据存储和浏览。

2)温度数据显示界面

点击”开始测温“后，弹出的界面窗口如图14所示。该界面分为三部分，其中上面部分为工具栏、菜单栏，界面左侧为树形子系统选择栏，是各个开关柜 (读取器)的编号。界面右侧为每个开关柜各点的温度值。

3)温度曲线显示界面

如果需要查看温度变化趋势，可以点击界面左上角的“显示温度曲线”，进入温度曲线界面，如图15所示，每个传感器的温度曲线颜色均不同。

4)历史数据浏览

软件具有历史数据浏览功能，点击界面上方的“历史浏览”按钮，即可进入历史数据浏览界面。也可以选择“读卡器数据导出”将历史数据导出到表格中，以便进行后续处理。图16为历史温度曲线图。

6.2变电站温度远程监控

变电站内的温度监测系统可以通过internet网络远程监控。通过远程监控可以实现多个变电站测温网络的组网。如图17所示。

电力开关柜测温以外的应用

无源无线测温产品具有“无源”“无线”的特点，适合于对无线传输距离要求不高，但要求适应恶劣环境、安全可靠性高、维护方便的场合。除了电力开关柜，无源无线测温产品还可应用于以下场合：

其他电力设备的测温

例如高压架空线铜铝结合点、电缆头测温。

旋转机械轴承的测温

燃油机内部测温

烤制食品内部测温

传感器做成探针状，插入到食品内部。

Claims (9)

1.电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：该装置包括谐振型声表面波无线传感器（1）、读取板状天线（2）、谐振型声表面波无线读取器（3）和温度显示器（4），谐振型声表面波无线传感器（1）与读取板状天线（2）无线连接，读取板状天线（2）连接谐振型声表面波无线读取器（3），谐振型声表面波无线读取器（3）无线连接温度显示器（4）。

2.根据权利要求1所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：谐振型声表面波无线传感器（1）使用音叉形谐振型声表面波无线传感器或套环形谐振型声表面波无线传感器。

3.根据权利要求2所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：音叉形谐振型声表面波无线传感器包括上小下大的柱形机构（5）及设置在柱形机构（5）底部的U形底座（6）。

4.根据权利要求3所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：该装置还包括将音叉形谐振型声表面波无线传感器固定的临时固定座，该临时固定座包括开口朝向侧面的U形卡（7）及设置在U形卡（7）顶部的固定套件，固定套件包括壳体（8）、单向齿轮（9）、伸缩杆（10）、支撑壳（11）和旋转轴（12），壳体（8）设置在U形卡（7）顶部，旋转轴（12）设置在壳体（8）内的一侧的开口槽内，开口槽的侧向和顶端均有开口，旋转轴（12）能在开口槽内上下移动且能轴向转动，支撑壳（11）通过侧面的条形开口伸进开口槽内并连接旋转轴（12）, 支撑壳（11）能绕旋转轴（12）旋转且能随着旋转轴（12）上下移动, 伸缩杆（10）的一端设置有套住柱形机构（5）的套筒（15）, 伸缩杆（10）的另一端穿过支撑壳（11）和旋转轴（12）后与伸进临时固定座另一侧的单向齿轮（9）或与该单向齿轮（9）啮合；旋转轴（12）的中心设置有中心轴，中心轴的两端伸进开口槽两侧竖向限位槽（14）内，中心轴的底部通过U形架（16）连接伸缩弹簧（17），中心轴能在U形架（16）上转动；伸缩杆（10）及支撑壳（11）能旋转至水平位置限位或者旋转至竖起的位置卡在开口槽上端的开口处临时限位；

支撑壳（11）内设置有拉紧弹簧（18），拉紧弹簧（18）套在伸缩杆（10）上且一端连接伸缩杆（10），另一端连接支撑壳（11）内壁，拉紧弹簧（18）始终保持一个将伸缩杆（10）拉向旋转轴（12）方向的拉力。

5.根据权利要求4所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：伸缩弹簧（17）为向下拉的拉紧弹簧，此时，伸缩杆（10）与单向齿轮（9）接触的一端直接伸进单向齿轮（9）的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮（9）啮合的弧形齿条（19），单向齿轮（9）的旋转方向为上沿向外的单向旋转。

6.根据权利要求5所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：伸缩弹簧（17）为向上顶的顶力弹簧，此时，伸缩杆（10）与单向齿轮（9）接触的一端直接伸进单向齿轮（9）的齿间限位或者在该端设置一个与单向齿轮（9）啮合的弧形齿条（19），单向齿轮（9）的旋转方向为上沿向内的单向旋转。

7.根据权利要求4-6中任意一项所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：单向齿轮（9）上方设置一个限制其单向旋转的弹性棘爪（20）。

8.根据权利要求4-6中任意一项所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：U形卡（7）的底部设置有使用时将其固定的旋拧螺栓（21）。

9.根据权利要求1所述的电力开关柜无源无线测温装置，其特征在于：读取板状天线为外形呈扁平的板状，读取板状天线底部有吸附力超过1公斤的强磁力磁铁。