CN206235407U - 一种基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，解决隔离开关触头温度实时监测、及时发现开关触头的异常发热缺陷等问题。本实用新型包括数据集中处理器、无线测温终端和对应的感应取电装置。其中无线测温终端包括Pt电阻温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块；无线测温终端的供电采用无源化形式，由感应取电装置在被测高压隔离开关上通过互感的方式获得电能。Pt电阻温度传感器通过与高压隔离开关直接接触的方式获取温度，通过无线通讯模块发送至数据集中处理器，使得高压隔离开关温度能够得到实时监测。本实用新型适用于变电站高压隔离开关的实时温度监控，具有精度高、低成本、直观可靠以及安装方便等优点，市场前景广阔。

Description

一种基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备

技术领域

本实用新型涉及一种无源无线测温设备，特别是一种基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，属于输变电设备技术领域。

背景技术

隔离开关作为电力设备中使用量最大的一类开关设备，主要分为敞开式隔离开关、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中的隔离开关两类，其工作可靠性与触头温度有着密切的关系。在电网运行过程中，由于敞开式隔离开关的触头（导体）裸露在空气中受外界环境影响较大，因接触面不洁、触头氧化、电弧冲击、机械变形松动、合闸不到位、过负荷等原因造成触头接触条件恶化，最终导致触头过热烧毁甚至停电的事故时有发生，严重影响电网的安全稳定运行。资料显示，隔离开关故障、缺陷中，发热问题占60%以上，因此，必须对隔离开关的触头温度进行测量，预防隔离开关的过热性故障。

目前常用的测温方法主要有红外线测温、光纤测温、传感器测温等。红外测温技术多采用红外成像仪，主要用于线路巡检，但红外线穿透力有限，通信距离短，在很大程度上限制了红外成像仪的应用。光纤测温将光纤缠绕在隔离开关动触指或者静触杆的表面，通过光纤信号把高压开关触点的温度信息传给监测中心。光纤测温是有线通信方式，对于户外高压开关而言，存在安全隐患。传感器测温采用温度传感器检测高压触点的温度，主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度监测方法，传统的热电偶或热敏电阻测温方法技术成熟，性能可靠，但无源化和无线通信抗干扰能力的问题还有待解决。另外，高压隔离开关所处电压等级在35KV以上，严重干扰大多数检测设备的电能供给，也极易造成电力设备的安全隐患；如用于开关类设备的温度传感器、振动传感器等重要的检测手段必须断电使用，无法做到实时在线监测。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高压隔离开关无线测温设备，实现高压隔离开关触头温度实时监测，及时发现隔离开关触头的异常发热缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高压隔离开关无源无线测温设备，包括数据集中处理器、无线测温终端和感应取电装置；

所述无线测温终端用于测量高压隔离开关的温度，转换为温度数据后发送至数据集中处理器；

所述感应取电装置与无线测温终端相连，用于获得并提供无线测温终端的工作电能；

所述数据集中处理器用于收集处理每个无线测温终端传来的温度数据，并将每个高压隔离开关的温度值与设置的安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常。

所述无线测温终端包括温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块；

所述温度传感器用于直接接触高压隔离开关，获取温度电学量；

所述温度信息采集单元与温度传感器相连，用于接收温度电学量并转换为温度数据；

所述无线通讯模块与温度信息采集单元相连，用于将所述温度数据发送至数据集中处理器。

所述无线测温终端设置有金属外壳，所述温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块封装于金属外壳内部。

所述无线测温终端与高压隔离开关通过金属绑带固定连接。

所述温度传感器由铂电阻、电阻保护外壳与传感器导线构成；铂电阻通过传感器导线与所述温度信息采集单元相连，且铂电阻由电阻保护外壳封装。

所述感应取电装置包括取能互感器与取能电源模块；

所述取能互感器用于从高压隔离开关的导体上获取电能，并传输给取能电源模块；

所述取能电源模块用于实时调节输出至无线测温终端的工作电能的大小，并将所述工作电能传输至无线测温终端。

所述取能电源模块包括整流滤波单元、取电调节保护单元与隔离稳压单元；

所述整流滤波单元与所述取能互感器相连，用于将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元；

所述取电调节保护单元用于实时调节并限制无线测温终端的工作电能的大小，且与隔离稳压单元相连；

所述隔离稳压单元与无线测温终端相连，用于将无线测温终端与高压环境隔离，并使输出至无线测温终端的工作电能保持稳定。

所述取能互感器由环形金属圈与取能互感器导线组成，取能互感器导线将环形金属圈与取能电源模块相连。

本实用新型通过无线测温终端测量高压隔离开关的温度，解决光纤测温等有线测温方式的安全性问题。设有数据集中处理器，实现星型网络拓扑，增加无线测温终端与数据集中处理器之间的通信距离。数据集中处理器通过无线通讯方式接收各台无线测温终端温度数据，并将温度数据与设置的安全值进行比较，有效实现高压隔离开关的实时测温。组成一套完善的高压隔离开关无源无线温度实时监控设备，实现高压隔离开关温度的智能化在线监测、预警等功能，预防隔离开关的过热性故障。本实用新型具有结构简单、操作容易、实时性高等特点。

附图说明

图1是本实用新型的设备组成图；

图2是本实用新型感应取电装置的原理图；

图3是本实用新型无线测温终端与感应取电装置安装位置示意图；

图中：1. 无线测温终端；2. 数据集中处理器；4. 取能互感器；5. 整流滤波单元；6. 取电调节保护单元；7. 隔离稳压单元；8. 感应取电装置；9. 高压隔离开关静触头；10.高压隔离开关动触头；11.操动机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

附图3内的高压隔离开关为单柱单/双臂垂直伸缩式，另外还有双柱水平旋转、三柱水平旋转式，根据运行习惯、变电站布置要求等选择隔离开关的结构型式。通过调节操动机构11，使得高压隔离开关动触头10上升，与高压隔离开关静触头9接触，开关闭合；调节操动机构11，使得高压隔离开关动触头10下降，与高压隔离开关静触头9分离，开关断开。动静触头均是被测对象隔离开关的导电部件，变电站初建时安装。本实用新型的无线测温终端可以在被测高压隔离开关出厂前安装上（对于新建变电站），也可以在变电站停电检修时安装到高压隔离开关上（对于在运的老旧变电站）。

实施例1：

参照附图1、附图2与附图3，本实施例由4台无线测温终端1、4台感应取电装置8和数据集中处理器2组成。无线测温终端1包括温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块；温度传感器由Pt（铂）电阻、塑料电阻保护外壳与传感器导线构成；Pt电阻通过传感器导线与温度信息采集单元相连，且Pt电阻由塑料电阻保护外壳封装。无线通讯模块采用IEEE802.11n通信协议，与温度信息采集单元相连，用于将温度数据发送至数据集中处理器2。无线测温终端1设置有不锈钢外壳，Pt电阻温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块统一封装于金属外壳内部。数据集中处理器2安装在变电站主控室内，支持IEEE802.11n通信协议，用于收集处理每个无线测温终端1传来的温度数据，并将每个高压隔离开关的温度值与设置的安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常，实现在线监测与预警。在无线测温终端1的外部设置感应取电装置8，用于获得并提供无线测温终端1的工作电能；感应取电装置8包括取能互感器4与取能电源模块3。其中取能互感器4由环形金属圈与取能互感器导线组成，取能互感器导线将环形金属圈与取能电源模块3相连。取能电源模块3由整流滤波单元5、取电调节保护单元6和隔离稳压单元7组成。整流滤波单元5与取能互感器4相连，用于将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元；取电调节保护单元6与隔离稳压单元7相连；隔离稳压单元7与无线测温终端1的温度信息采集单元相连，同时温度信息采集单元通过电能导线将获得的电能提供给温度传感器与无线通讯模块。

本实施例测定电压等级为252KV的单柱单/双臂垂直伸缩式高压隔离开关温度：首先，使变电站处于停电检修状态，将4台无线测温终端1和4台感应取电装置8分别安装到4个高压隔离开关静触头9上：调节操动机构11分离高压隔离开关动触头10与高压隔离开关静触头9；将无线测温终端1通过金属绑带（不锈钢绑带）绑定在高压隔离开关静触头9上，将感应取电装置8安装到高压隔离开关静触头9的另一侧，并将取能互感器4的环形金属圈穿过高压隔离开关静触头9的导体。

启动变电站工作后，高压隔离开关导电。根据高压隔离开关的材料、结构等特点，通过数据集中处理器2设定高压隔离开关静触头9的温度安全值。取能互感器4的环形金属圈通过电磁互感的方式从高压隔离开关静触头9上获取电能，并通过取能互感器导线将能量传输至取能电源模块3的整流滤波单元5；整流滤波单元5将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元6。取电调节保护单元6通过电路实时调节并限制无线测温终端1的工作电能的大小，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间电流过载；隔离稳压单元7将无线测温终端1与其周围的高压环境（高压电磁场）隔离，并使输出至无线测温终端1的工作电能保持稳定，确保在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。无线测温终端1的温度信息采集单元获得隔离稳压单元7传来的电能后，同时驱动温度传感器与无线通讯模块工作。温度传感器的Pt电阻对高压隔离开关静触头9上的温度进行感知，获取温度电学量后通过传感器导线发送到温度信息采集单元，温度信息采集单元将温度电学量转换为温度数据，并使无线通讯模块通过IEEE802.11n无线传输协议将温度数据发送至数据集中处理器2。数据集中处理器2收集来自各台无线测温终端1的温度数据，处理后将每个高压隔离开关的温度值与设置的温度安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常，实现在线监测与预警。

实施例2：

参照附图1、附图2与附图3，本实施例由20台无线测温终端1、20台感应取电装置8和数据集中处理器2组成。无线测温终端1包括温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块；温度传感器由Pt（铂）电阻、塑料电阻保护外壳与传感器导线构成；Pt电阻通过传感器导线与温度信息采集单元相连，且Pt电阻由塑料电阻保护外壳封装。无线通讯模块采用GPRS通信协议，与温度信息采集单元相连，用于将温度数据发送至数据集中处理器2。无线测温终端1设置有不锈钢外壳，Pt电阻温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块统一封装于金属外壳内部。数据集中处理器2安装在变电站主控室内，支持GPRS通信协议，用于收集处理每个无线测温终端1传来的温度数据，并将每个高压隔离开关的温度值与设置的安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常，实现在线监测与预警。在无线测温终端1的外部设置感应取电装置8，用于获得并提供无线测温终端1的工作电能；感应取电装置8包括取能互感器4与取能电源模块3。其中取能互感器4由环形金属圈与取能互感器导线组成，取能互感器导线将环形金属圈与取能电源模块3相连。取能电源模块3由整流滤波单元5、取电调节保护单元6和隔离稳压单元7组成。整流滤波单元5与取能互感器4相连，用于将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元；取电调节保护单元6与隔离稳压单元7相连；隔离稳压单元7与无线测温终端1的温度信息采集单元相连，同时温度信息采集单元通过电能导线将获得的电能提供给温度传感器与无线通讯模块。

本实施例测定电压等级为252KV的单柱单/双臂垂直伸缩式高压隔离开关温度：首先，使变电站处于停电检修状态，将20台无线测温终端1和20台感应取电装置8分别安装到20个高压隔离开关静触头9上：调节操动机构11分离高压隔离开关动触头10与高压隔离开关静触头9；将无线测温终端1通过金属绑带（不锈钢绑带）绑定在高压隔离开关静触头9上，将感应取电装置8安装到高压隔离开关静触头9的另一侧，并将取能互感器4的环形金属圈穿过高压隔离开关静触头9的导体。

启动变电站工作后，高压隔离开关导电。根据高压隔离开关的材料、结构等特点，通过数据集中处理器2设定高压隔离开关静触头9的温度安全值。取能互感器4的环形金属圈通过电磁互感的方式从高压隔离开关静触头9上获取电能，并通过取能互感器导线将能量传输至取能电源模块3的整流滤波单元5；整流滤波单元5将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元6。取电调节保护单元6通过电路实时调节并限制无线测温终端1的工作电能的大小，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间电流过载；隔离稳压单元7将无线测温终端1与其周围的高压环境（高压电磁场）隔离，并使输出至无线测温终端1的工作电能保持稳定，确保在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。无线测温终端1的温度信息采集单元获得隔离稳压单元7传来的电能后，同时驱动温度传感器与无线通讯模块工作。温度传感器的Pt电阻对高压隔离开关静触头9上的温度进行感知，获取温度电学量后通过传感器导线发送到温度信息采集单元，温度信息采集单元将温度电学量转换为温度数据，并使无线通讯模块通过GPRS无线传输协议将温度数据发送至数据集中处理器2。数据集中处理器2收集来自各台无线测温终端1的温度数据，处理后通过将每个高压隔离开关的温度值与设置的温度安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常，实现在线监测与预警。

本实用新型采用温度传感器直接接触高压隔离开关获取温度电学量的方式，测量位置准、准确度高。

本实用新型的无线测温终端设置在金属外壳中，利用静电屏蔽原理，确保内部模块不受外界高压电磁场的干扰。

本实用新型采用Pt作为温度传感器的电阻材料，直接接触测温，成本低，测温高效。

本实用新型在电阻温度传感器外设置电阻保护外壳，抗高强度跌落和震动，防浸泡、防冲击。

本实用新型采用感应取电装置通过电磁感应的方式对无线测温终端进行无源供电，运行稳定可靠，对高压导体电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为无线测温终端提供可靠的电源。

本实用新型的取能互感器设有环形金属圈，实现互感取能效率最大化，体积小，安装方便。

本实用新型感应取电装置内设有整流滤波单元，将脉动的交流电转换成平滑的直流电，有利于模块工作稳定。

本实用新型感应取电装置内设有取电调节保护单元，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，并且可以在短路及冲击电流下实现自我保护，实现长期低热耗稳定运行。

本实用新型感应取电装置内设有隔离稳压单元，将无线测温终端与其周围的高压环境隔离，并使输出至无线测温终端的工作电能保持稳定，确保在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。

本实用新型的技术效果在于：通过将无线测温终端与感应取电装置安装在高压隔离开关上，由感应取电装置通过电磁互感的方式从高压隔离开关上获取电能，并提供给无线测温终端，对高压导体电流变化适应能力强，实现无线测温的无源化，提高了安全性。无线测温终端内的Pt电阻温度传感器与高压隔离开关直接接触，对于目前应用较多的非接触、非实时监测的红外测温方式来说，更加高效准确；相比光纤有线测温方式，价格低廉，环境适应性强。通过数据集中处理器扩大与无线测温终端的通信范围，可以容纳多台终端同时进行测温，实时性高。本实用新型适用于变电站高压隔离开关的实时温度监控，具有精度高、低成本、直观可靠以及安装方便等优点，市场广阔，有着良好的经济和社会效益。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：包括数据集中处理器、无线测温终端和感应取电装置；

所述无线测温终端用于测量高压隔离开关的温度，转换为温度数据后发送至数据集中处理器；

所述感应取电装置与无线测温终端相连，用于获得并提供无线测温终端的工作电能；

所述数据集中处理器用于收集处理每个无线测温终端传来的温度数据，并将每个高压隔离开关的温度值与设置的安全值进行比较，若温度值高于安全值，提示温度异常。

2.根据权利要求1所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述无线测温终端包括温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块；

所述温度传感器用于直接接触高压隔离开关，获取温度电学量；

所述温度信息采集单元与温度传感器相连，用于接收温度电学量并转换为温度数据；

所述无线通讯模块与温度信息采集单元相连，用于将所述温度数据发送至数据集中处理器。

3.根据权利要求2所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述无线测温终端设置有金属外壳，所述温度传感器、温度信息采集单元和无线通讯模块封装于金属外壳内部。

4.根据权利要求3所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述无线测温终端与高压隔离开关通过金属绑带固定连接。

5.根据权利要求2所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述温度传感器由铂电阻、电阻保护外壳与传感器导线构成；铂电阻通过传感器导线与所述温度信息采集单元相连，且铂电阻由电阻保护外壳封装。

6.根据权利要求1所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述感应取电装置包括取能互感器与取能电源模块；

所述取能互感器用于从高压隔离开关的导体上获取电能，并传输给取能电源模块；

所述取能电源模块用于实时调节输出至无线测温终端的工作电能的大小，并将所述工作电能传输至无线测温终端。

7.根据权利要求6所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述取能电源模块包括整流滤波单元、取电调节保护单元与隔离稳压单元；

所述整流滤波单元与所述取能互感器相连，用于将电能的输送形式由交流电转换为直流电，并传输至取电调节保护单元；

所述取电调节保护单元用于实时调节并限制无线测温终端的工作电能的大小，且与隔离稳压单元相连；

所述隔离稳压单元与无线测温终端相连，用于将无线测温终端与高压环境隔离，并使输出至无线测温终端的工作电能保持稳定。

8.根据权利要求6或7所述的基于互感的高压隔离开关无源无线测温设备，其特征在于：所述取能互感器由环形金属圈与取能互感器导线组成，取能互感器导线将环形金属圈与取能电源模块相连。