CN114046907B - 一种电场取能温度传感器校验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电场取能温度传感器校验装置及方法，包括箱体和翻盖，箱体通过测试装置分隔，上部放置被测品，下部放置部件包括升压变压器、整流电路、继电器、数字升压模块、信号发送和采集端子；信号发送和采集端子连接数字升压模块，数字升压模块通过继电器连接升压变压器，升压变压器终端经整流电路连接金属板；上位机通过信号发送和采集端子发送控制信号给数字升压模块；测试装置上设置绝缘柱，其上固定金属板，用于放置被测品；LaRo无线通讯模块读取被测品启动后测得的温度信号，并发送给上位机。本发明高度集成校验所需装置减小装置体积；设计被测品放置空间四周金属外壳的设计既完成了电场的形成，也可以实现安全隔离。

Description

一种电场取能温度传感器校验装置及方法

技术领域

本发明涉及传感器校验技术领域，尤其涉及一种电场取能温度传感器校验装置及方法。

背景技术

电力系统中如变电站设备等在长期运行过程中，由于开关的触电和母线连接等部位的老化或接触电阻过大而发热而发生故障会带来严重的后果，其直接的危害是被变电站设备等所受损，损失电量，间接的危害是造成用户大面积停电，影响正常的生活生产甚至社会稳定。因此，非常有必要对变电站设备等发热部位的温度进行在线状态监测，及时发现安全隐患，避免事故的发生，进而提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度。

目前，使用较多的自取能无线温度传感器，为电场取能温度传感器。电场取电的原理：通过电容与分布电容分压取得能量，经过能源管理、储能最终得到所需能量，取能影响的关键因素有：输电线路电压等级、电容极板大小、分布电容与地的距离，当输电线路距离一定时，辅助极板尺寸越大，极板上收集到的能量越大，当极板大小一定时，极板离输电线路越近，收集到的能量越大。根据电场取电的工作原理，取电装置的基本功能检测方法是：通过模拟实际应用环境对取电装置固定极板面积，对传感器施加电压，检测取电装置取能的大小。

现有的电场取能测试平台将温度传感器置于裸露的单相高压电场环境中，且通过装置上的旋转开关进行电压大小的调节。温度传感器直接置于电压发生源外壳上部，无遮挡无隔离，电压发生源上的旋转电压大小调节开关需要人为近距离接触调节，存在安全隐患，且旋转开关调节存在精度问题。同时，现有的测试方法还需要电压发生源配合无线信号接收装置以及显示装置或上位机，来配合接收无线传感器启动后发出的温度信号数据，使用的装置多占地大，集成度低不利于搬运。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种电场取能温度传感器校验装置及方法，集成所有校验所需装置，高度集成减小装置体积；设计被测品放置空间，四周金属外壳的设计既完成了电场的形成，也可以实现安全隔离。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电场取能温度传感器校验装置，包括箱体和翻盖，箱体通过测试装置分隔分为上下两个部分，上部形成电场取能温度传感器放置空间，下部放置部件包括升压变压器、整流电路、继电器、数字升压模块、信号发送和采集端子；信号发送和采集端子连接数字升压模块，数字升压模块通过继电器连接升压变压器，升压变压器终端经整流电路连接金属板；

测试装置上设置绝缘柱，其上固定金属板，用于放置电场取能温度传感器；

还包括上位机和LaRo无线通讯模块，上位机通过信号发送和采集端子发送控制信号给数字升压模块；

LaRo无线通讯模块读取被测电场取能温度传感器启动后测得的温度信号，并发送给上位机。

进一步地，箱体和翻盖均为金属壳体。

进一步地，电场取能温度传感器下方与金属板通过螺栓方式连接，金属板中间设置下凹的螺栓孔或凸起的螺栓柱。

进一步地，数字升压模块经D/A转换电路连接升压变压器。

进一步地，还包括电压回读电路，为与金属板并联的若干串联分压电阻，通过分压电阻读取回读电压，回读电压经A/D转换后通过信号发送和采集端子发送至上位机，通过换算得到施加的实时电场电压大小。

进一步地，绝缘柱为中空设计，分压电阻布置于中空绝缘柱中。

进一步地，电场取能温度传感器自带LaRo无线通讯模块，发射信号数据至外部的LaRo无线通讯模块，传输到上位机进行校验。

一种电场取能温度传感器校验方法，包括步骤：

（1）将被测电场取能温度传感器放置于金属板中间，并通过螺栓结构固定；

（2）将测试电压调整到低于目标值0.5倍启动电压进行启动测试，等待测试时间，如该时间段内未启动，则继续步骤（3）；

（3）通过上位机软件设置从最小启动电压开始每隔50V进行一次电压调整，然后测试温度传感器是否启动，等待测试时间，重新测试，如此往复；

（4）当上位机接收到被测电场取能温度传感器上传的温度信号时，记录此时的电压大小为电场取能温度传感器的等效启动电压。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明电场取能温度传感器校验装置，集成所有校验所需装置，高度集成减小装置体积；设计被测品放置空间，四周金属外壳的设计既完成了电场的形成，也可以实现安全隔离。

附图说明

图1是电场取能温度传感器校验装置整体示意图；

图2是电场取能温度传感器校验装置主视图；

图3是电场取能功能部件放置示意图；

图4是电场取能温度传感器校验装置侧视图；

图5是电场取能温度传感器校验系统示意图；

图6是电压回读电路示意图；

图7是分压电阻安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1和2所示，本发明所述的电场取能温度传感器校验装置，包括箱体1和翻盖2，箱体1和翻盖2均为金属壳体，翻盖2通过两个螺栓与箱体1连接，试验时可先打开翻盖2进行被测品的放置，合上翻盖2再开通电源进行校验试验，四周金属外壳的设计既完成了电场的形成，也可以实现安全隔离。

箱体1分为上下两个部分，通过测试装置3分隔，上部形成被测品放置空间，下部为功能部件放置空间。

测试装置3中间位置设置绝缘柱4，为中空设计，具有一定高度，其上安装固定一金属板5，金属板直径与绝缘柱直径大小相同。金属板5中间放置被测品，此设计用于被测空间场强分布的形成，位于金属板5中间的被测品可在校验时完成电场取能进行工作。

被测品电场取能温度传感器下方与金属板5通过螺栓方式连接，金属板5中间设置下凹的螺栓孔或凸起的螺栓柱。

如图3所示，校验装置箱体下部部件包括升压变压器6、整流电路7、继电器8、数字升压模块9、信号发送和采集端子10。

信号发送和采集端子10连接数字升压模块9，数字升压模块9通过继电器8连接升压变压器6，升压变压器6一端经整流电路7连接金属板5。

如图4所示，为检验装置侧视图，底部设计散热窗口，用于电场取能功能部件的散热，延长装置使用寿命。翻盖2还设置有把手。

如图5所示，检验系统，包括电场取能温度传感器校验装置，通过信号发送和采集端子10与上位机相连，完成上位机控制信号的发送，以及上位机对校验装置采集信号的回读。LaRo无线通讯模块读取被测电场取能温度传感器的温度信号，并发送给上位机。显示器显示温度信号以及上位机回读的校验装置电压信号。

上位机通过信号发送和采集端子10连接电场取能温度传感器校验装置，信号发送和采集端子10连接数字升压模块9，上位机给数字升压模块9发送控制信号，实现平滑的数字升压。数字升压模块9连接升压变压器6，通过控制升压变压器6实现最终的电压实现。

装置底部设计的数字升压模块9，由上位机软件控制，可实现安全的升压控制。上位机发出的控制电压大小信号，发送给数字升压模块9，数字升压模块9经D/A转换电路连接升压变压器6。

升压变压器6终端连接测试装置3中间的绝缘柱4上的金属板5，在金属板上实现所需要电压强度。具有电压强度的金属板5，与周围的箱体1和翻盖2的接地电位的金属壳体一起于被测空间中形成规则的电场分布。

被测品电场取能温度传感器放置于金属板5正中间，通过电场感应取能达到一定电压等级后自动开启进行温度检测，测得温度信号，通过被测品自带的LaRo无线通讯模块发射信号数据至外部的LaRo无线通讯模块，传输到上位机进行检测校验。

如图6和7所示，上位机还设置回读功能，用于检验并更精确的控制电压大小。电压回读电路包括与金属板并联的若干分压电阻，分压电阻R1、R2、R3串联，R1、R2为10M，R3为20K，通过分压电阻R3读取回读电压Vi，约0-5V。回读电压Vi经A/D转换后通过信号发送和采集端子发送至上位机，通过换算得到此时施加的电场电压大小。

如图7所示，分压电阻布置于中空绝缘柱4中间位置，充分利用空间设计，减小装置体积。

对校验装置的电压准确率进行测试，在实验室环境下，校验装置通过上位机设定控制电压大小，并测量金属板5正中间实际电场强度信号回读电压。测试数据如表1所示。

表1 测试电压数据

可知，本发明的校验平台通过上位机设置控制电压大小，通过功能模块可在被测品放置平台金属板中间形成准确的电场强度大小。

将被测品取电装置置于正常的单相高压环境下，测量取电装置最低启动电压，由于电场取电装置取电能量与取电电极面积大小、取电装置对地距离和输电线路的电压等级有关，所以必须通过测量评估设定标准后，进行对比测试。

本测试校验装置中设计测试装置大小确定，金属板大小确定，绝缘柱高度设计固定，通过上位机调整数字升压电路，调整电压等级，从而进行校验，通过改变输出电压来测量电场传感器的等效启动电压。

本发明还提供一种电场取能温度传感器校验方法，包括步骤：

（1）将被测品放置于金属板5中间，并通过螺栓结构固定，合上翻盖2；可以进行安全隔离，同时也避免受到外部信号的干扰；

（2）调整到低于目标值0.5倍启动电压进行启动测试，测试时间10min，如该时间段内未启动，则继续调高，重新测试；

（3）通过上位机软件设置从最小启动测试电压开始每隔50V进行一次电压调整，然后进行测试传感器是否启动，等待测试时间10min，重新测试，如此往复；

此测试过程由上位机软件设置完成后自动运行，直到检测到温度信号。克服了现有电场取能测试方法中需要人为近距离接触调节，存在安全隐患，且旋转开关调节存在精度的问题。

（4）当上位机接收到被测品上传的温度信号时，记录此时的电压大小为电场传感器的等效启动电压，并与被测品标定的启动电压大小进行比较，判断被测品取电性能；同时，记录被测品测得的温度大小，与实时温度大小进行比对，判断被测品温度传感器的性能好坏。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明电场取能温度传感器校验装置，集成所有校验所需装置，高度集成减小装置体积；设计被测品放置空间，四周金属外壳的设计既完成了电场的形成，也可以实现安全隔离。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，包括箱体（1）和翻盖（2），箱体（1）和翻盖（2）均为金属壳体，箱体（1）通过测试装置（3）分隔分为上下两个部分，上部形成电场取能温度传感器放置空间，下部放置部件包括升压变压器（6）、整流电路（7）、继电器（8）、数字升压模块（9）、信号发送和采集端子（10）；

还包括上位机和LaRo无线通讯模块，上位机通过信号发送和采集端子（10）发送控制信号给数字升压模块（9）；

信号发送和采集端子（10）连接数字升压模块（9），数字升压模块（9）通过继电器（8）连接升压变压器（6），升压变压器（6）终端经整流电路（7）连接金属板（5），在金属板上实现所需的电压强度；

测试装置（3）上设置绝缘柱（4），其上固定金属板（5），用于放置电场取能温度传感器；具有电压强度的金属板（5）与接地的金属壳体之间形成规则的空间电场分布；电场取能温度传感器放置于金属板（5）正中间，通过电场感应取能达到一定电压等级后自动开启进行温度检测；

LaRo无线通讯模块读取被测电场取能温度传感器启动后测得的温度信号，并发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，电场取能温度传感器下方与金属板（5）通过螺栓方式连接，金属板（5）中间设置下凹的螺栓孔或凸起的螺栓柱。

3.根据权利要求1所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，数字升压模块（9）经D/A转换电路连接升压变压器（6）。

4.根据权利要求1所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，还包括电压回读电路，为与金属板并联的若干串联分压电阻，通过分压电阻读取回读电压，回读电压经A/D转换后通过信号发送和采集端子发送至上位机，通过换算得到施加的实时电场电压大小。

5.根据权利要求4所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，绝缘柱（4）为中空设计，分压电阻布置于中空绝缘柱（4）中。

6.根据权利要求1所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，电场取能温度传感器自带LaRo无线通讯模块，发射信号数据至外部的LaRo无线通讯模块，传输到上位机进行校验。

7.一种电场取能温度传感器校验方法，基于权利要求1-6任一所述的电场取能温度传感器校验装置，其特征在于，包括步骤：

（1）将被测电场取能温度传感器放置于金属板中间，并通过螺栓结构固定；

（2）将测试电压调整到低于目标值0.5倍启动电压进行启动测试，等待测试时间，如该时间段内未启动，则继续步骤（3）；

（3）通过上位机软件设置从最小启动电压开始每隔50V进行一次电压调整，然后测试温度传感器是否启动，等待测试时间，重新测试，如此往复；

（4）当上位机接收到被测电场取能温度传感器上传的温度信号时，记录此时的电压大小为电场取能温度传感器的等效启动电压。

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