CN204944700U - 一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统。本系统采用一种新型无源无线温度传感器，将这些传感器分别安装于高压开关柜中的母线、断路器动触头、电缆接头上，两台射频信号收发天线分别安装于高压开关柜中的母线室和电缆室，一台分析器安装于高压开关柜的仪表室。新型无源无线温度传感器利用材料的物理特性，不需要电源，且与射频信号收发天线采用无线方式通讯，真正实现对高压开关柜中电气连接点的无源无线测温。一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，安装简便快捷，缩短安装时对高压开关柜停电时间的要求；安装完成后，无需停电更换电池，无需感应取电，故障点少，无需停电检修。

Description

一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统

技术领域

本发明涉及一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统。

背景技术

电力设备安全可靠性是超大规模输配电和电网安全保障的重要环节，对电网电力设备进行安全运营实时监控成为必要。长期电网运行数据表明，电网电气设备故障大多是由于大电流运行、设备老化、绝缘水平下降等原因导致设备在高温条件下运行，进而引发燃烧，爆炸等严重后果所造成。高压开关柜是输配电重要一次设备，其安全运行对于电力正常输送非常重要。

高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用的电气产品，高压开关柜工作电压等级在3.6kV～550kV。高压开关柜为金属封闭开关设备，在正常工作时，不允许打开金属封闭门，所有电气连接点均位于高压开关柜中。由于开关柜内部工作电压高，且正常使用中不能随意断电，所以安装于高压开关柜内部的测温系统，需要更高的电气绝缘性，日常使用中的维护量应尽可能减少。

针对以上情况，在高压开关柜领域，目前已有的红外测温、光纤测温、有源无线测温等解决方案均存在缺陷：红外测温不能在线测量，需要巡检，不能在线测量高压开关柜内电气连接点的温度；光纤测温布线困难，长时间工作后由于光纤上积有灰尘，导致沿光纤产生爬电风险；有源无线测温方案需要在高压开关柜中的电气连接点处使用电池或者采用CT取电，弱电电路在高压开关柜电气连接点上接触运行，存在使用风险。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的是提供一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统。该系统采用一种基于声表面波(SAW：SurfaceAcousticWave)技术的新型无源无线温度传感器，该传感器利用安装在其中的晶体的物理特性，无需工作电路，不需要供电，并且采用射频无线方式实现与信号收发天线的通信，真正实现高低压电路分离运行。该系统具有温度传感器安装简便快捷，高压设备停电时间短；安装完成后，无需停电更换电池；无需感应取电，故障点少，无需停电检修等特点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统包含多个基于声表面波的新型无源无线温度传感器、两台射频信号收发天线、一台分析器。新型无源无线温度传感器可以安装在三相母线上、与母线连通的三个断路器动触头上、三个电缆接头上。两台射频信号收发天线分别安装于母线室和电缆室。一台分析器安装于高压开关柜的仪表室。

分析器中的信号处理模块控制信号发射模块通过射频信号收发天线向新型无源无线温度传感器发送其特征射频频率信号，该传感器通过自身携带的螺旋天线接收射频信号后，将其转化为传感器中晶体表面的声表面波，这种声表面波的传播速度与晶体的温度有一定的特性关系。通过在传感器晶体上设置反射栅，使传感器晶体上产生谐振，谐振产生的射频信号被新型无源无线温度传感器上的螺旋天线发射。在回传射频信号产生时，通过分析器信号处理模块控制的信号接收模块处于工作中。接收的回传射频信号被分析器分析后得到新型无源无线温度传感器上的晶体温度。

有益效果：本发明的应用于高压开关柜的无源无线测温系统中的新型无源无线温度传感器采用接触式测温，因此其中的晶体温度与接触点温度相同。该新型无源无线温度传感器利用其中包含的晶体的物理特性，无需低电压工作电路，无需电源，实现了高压开关柜中的高低压侧完全分离，使用安全，并且减少了日常维护工作。

新型无源无线温度传感器与射频信号收发天线采用433MHz免申请频段，且整个射频通讯在金属封闭式开关柜中进行，不会对周围其余通信设备产生影响。

附图说明

图1为高压开关柜简图。

图中，A母线室；B断路器室；C电缆室；D仪表室。

图2为一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统安装结构简图。

图中，A母线室；B断路器室；C电缆室；D仪表室。

图中，1、分析器；2、射频信号收发天线；3、新型无源无线温度传感器；4、母线；5、断路器动触头；6、电缆接头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。

在高压开关柜中各高压连接点的发热可能导致烧毁设备、起火甚至爆炸。虽然在开关柜安装时可以加强安装管理，停电时可以对连接点进行检查，但是对于高压开关柜，一般情况下停电频率不高，在长时间使用后，可能出现设备老化和绝缘老化，以及小动物对高压开关柜的破坏，导致高压连接点温度升高。如果在高压开关柜连接点温度升高之初不能有效处理，危害将进一步扩大。因此能够实现高压开关柜内电气连接点的温度在线测量，并且提出相应的预警和报警机制，可以在危险发生之前将故障排除，避免损失的进一步扩大。

众所周知，高压开关柜一般分为四个部分，母线室(A)，断路器室(B)，电缆室(C)，仪表室(D)。如图1所示。本实施例的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统包含一台分析器1、两台射频信号收发天线2、多个新型无源无线温度传感器3。分析器1安装在仪表室(D)，两台射频信号收发天线2分别被安装在母线室(A)和电缆室(C)，新型无源无线温度传感器3被安装在母线4、断路器动触头5、电缆接头6上。

分析器1通过同轴电缆与射频信号收发天线2相连。分析器1通过射频信号收发天线2发送和接收射频信号。射频信号收发天线2通过射频信号的方式实现与新型无源无线温度传感器3的无线通讯。

具体的工作方式为：分析器1通过射频信号收发天线2向新型无源无线温度传感器3发送一定频率的射频信号，新型无源无线温度传感器3将带有其安装点温度信息的射频信号发送回射频信号收发天线2，分析器1分析射频信号收发天线2接收的射频信号，得到新型无源无线温度传感器3的温度。

图2为一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统安装结构简图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内的，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：采用多个基于声表面波的无源无线温度传感器，将这些无源无线温度传感器安装在高压开关柜的母线、断路器动触头、电缆接头上，两台射频信号收发天线分别安装在母线室和电缆室，一台分析器安装在仪表室；通过一台分析器连接控制母线室和电缆室的射频信号收发天线，实现多个无源无线温度传感器在线接触式测温。

2.根据权利要求1中所述的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：分析器中的信号处理模块控制信号发射模块通过射频信号收发天线向无源无线温度传感器发送其特征射频频率信号，无源无线温度传感器通过自身携带的螺旋天线接收射频信号后，将其转化为传感器中晶体表面的声表面波，这种声表面波的传播速度与晶体的温度有一定的特性关系。

3.根据权利要求2中所述的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：通过在无源无线温度传感器晶体上设置反射栅，使传感器晶体上产生谐振，谐振产生的射频信号被无源无线温度传感器上的螺旋天线发射。

4.根据权利要求3中所述的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：在回传射频信号产生时，通过分析器中的信号处理模块控制的信号接收模块处于工作中；接收的回传射频信号被分析器分析后得到新型无源无线温度传感器上的晶体温度。

5.根据权利要求1中所述的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：分析器通过同轴电缆与射频信号收发天线相连，分析器通过射频信号收发天线发送和接收射频信号，射频信号收发天线通过射频信号的方式实现与无源无线温度传感器的无线通讯。

6.根据权利要求1中所述的应用于高压开关柜的无源无线温度测量系统，其特征在于：无源无线温度传感器与射频信号收发天线采用433MHz免申请频段，且整个射频通讯在金属封闭式开关柜中进行。