CN211121641U - 高压无源无线温度在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压无源无线温度在线监测系统，由温度采集模块和数据接收装置组成，温度采集模块中，高压电场感应取电组件与温度传感组件相连并在高压环境下供电，温度传感组件采集当前测温点的温度数据并进行数字化处理，无线通信组件与温度传感组件相连接，并通过无线通信传输数字化后的温度数据；温度数据接收模块接收无线通信组件发送的温度数据，并将该温度数据发送至后台监控主机。通过本实用新型的技术方案，温度监测稳定性好，不需要用电池供电，不需要维护，大大提高了温度监测系统的适用范围。

Description

高压无源无线温度在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种高压无源无线温度在线监测系统。

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。在电力系统中，高压电气设备的温度变化是一个非常重要的指标，它关系到电力设备能否安全稳定运行。在高压电气设备运行过程中，电气设备接点由于设备制造、触点氧化、电弧冲击等原因，会导致接点的接触电阻增大，使温度上升。当温度上升到一定程度后，设备的机械强度和电气强度会出现下降，严重时会导致电气设备的短路，甚至造成设备的损毁，严重威胁电网的安全运行。对电气设备的温度进行实时监测，可以帮助值班人员尽早发现问题，消除隐患，确保电力系统的安全运行。

现有常见的测温方法在应用过程中往往具有各种不同的缺点，如下表所示。

实用新型内容

针对上述问题中的至少之一，本实用新型提供了一种高压无源无线温度在线监测系统，通过高压电场感应取电原理设计高压电场感应取电组件，用于在高压环境下为温度传感组件提供电能，不需要线路上有电流即可正常供电，再通过温度采集模块的无线通信组件进行无线通信传输数据，温度监测稳定性好，不需要用电池供电，不需要维护，大大提高了温度监测系统的适用范围。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高压无源无线温度在线监测系统，包括：温度采集模块、温度数据接收模块和后台监控主机；所述温度采集模块安装于高压带电测温点，所述温度采集模块包括温度传感组件、高压电场感应取电组件和无线通信组件，所述高压电场感应取电组件与所述温度传感组件相连并在高压环境下供电，所述温度传感组件采集当前测温点的温度数据并进行数字化处理，所述无线通信组件与所述温度传感组件相连接，并通过无线通信传输数字化后的所述温度数据；所述温度数据接收模块接收所述无线通信组件发送的所述温度数据，并将该温度数据发送至所述后台监控主机。

在上述技术方案中，优选地，所述高压电场感应取电组件包括两块感应极板形成的感应电容、整流桥、储能电容、低功耗电池检测器和低功耗LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)电源，两块所述感应极板其中之一与高压直接接触，另一感应极板浮空，两块所述感应极板分别与所述整流桥的相对两端连接，所述整流桥一端接地，剩余一端分别与并联连接的所述储能电容、所述低功耗电池检测器和所述低功耗LDO电源相连接，所述低功耗电池检测器的输出端与所述低功耗LDO电源的输入端相连，所述低功耗LDO电源的输出端与所述温度传感组件相连接。

在上述技术方案中，优选地，所述温度传感组件包括无线CPU和对应连接于所述无线CPU上的热敏电阻，所述热敏电阻用于测量温度，所述无线CPU用于将温度数据进行数字化处理。

在上述技术方案中，优选地，所述温度数据接收模块包括CT(CurrentTransformer，电流互感器)取电电路、微控制单元、无线CPU和GSM通信单元，所述CT取电电路设置于输电线路上，并与所述微控制单元相连，在所述输电线路上存在电流时向所述微控制单元供电；所述无线CPU接收到所述温度传感组件通过无线通信组件发送的温度数据后，将所述温度数据传输到所述微控制单元，所述微控制单元对所述温度数据处理后经由所述GSM通信单元发送至所述后台监控主机。

在上述技术方案中，优选地，多个所述温度采集模块分别设置于需要检测温度的高压带电测温点处，每个所述温度数据接收模块覆盖接收预设范围内的所述温度采集模块的温度，并将这些温度采集模块采集到的温度数据发送至所述后台监控主机。

在上述技术方案中，优选地，所述温度采集模块用于采集20kV及以上的电压线路的温度。

在上述技术方案中，优选地，所述CT取电电路用于在50A～1000A的电路上进行取电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过高压电场感应取电原理设计高压电场感应取电组件，用于在高压环境下为温度传感组件提供电能，不需要线路上有电流即可正常供电，再通过温度采集模块的无线通信组件进行无线通信传输数据，温度监测稳定性好，不需要用电池供电，不需要维护，大大提高了温度监测系统的适用范围。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的高压无源无线温度在线监测系统的组成结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例公开的温度采集模块与温度数据接收模块的设置方式示意图；

图3为本实用新型一种实施例公开的高压电场感应取电组件的电路原理示意图；

图4为本实用新型一种实施例公开的温度传感组件的结构示意图；

图5为本实用新型一种实施例公开的无线CPU的电路原理示意图；

图6为本实用新型一种实施例公开的温度数据接收模块的结构示意图；

图7为本实用新型一种实施例公开的CT取电电路的电路原理示意图；

图8为本实用新型一种实施例公开的微控制单元的电路原理示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

1.温度采集模块，11.温度传感组件，111.第一无线CPU，112.热敏电阻，12.高压电场感应取电组件，121.感应电容，122.整流桥，123.储能电容，124.低功耗电池检测器，125.低功耗LDO电源，13.无线通信组件，2.温度数据接收模块，21.CT取电电路，22.微控制单元，23.第二无线CPU，24.GSM通信单元，3.后台监控主机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1和图2所示，根据本实用新型提供的一种高压无源无线温度在线监测系统，包括：温度采集模块1、温度数据接收模块2和后台监控主机3；温度采集模块1安装于高压带电测温点，温度采集模块1包括温度传感组件11、高压电场感应取电组件12和无线通信组件13，高压电场感应取电组件12与温度传感组件11相连并在高压环境下供电，温度传感组件11采集当前测温点的温度数据并进行数字化处理，无线通信组件13与温度传感组件11相连接，并通过无线通信传输数字化后的温度数据；温度数据接收模块2接收无线通信组件13发送的温度数据，并将该温度数据发送至后台监控主机3。

在该实施例中，通过高压电场感应取电原理设计高压电场感应取电组件12，用于在高压环境下为温度传感组件11提供电能，不需要线路上有电流即可正常供电，再通过温度采集模块1的无线通信组件13进行无线通信传输数据，温度监测稳定性好，不需要用电池供电，不需要维护，大大提高了温度监测系统的适用范围，可应用于各种高电压输配电设备的温度在线监测，如移开式户内开关设备的母排测温，环网柜电缆接头处测温，也可应用于高压输电线路、高压隔离开关触头、变压器出线等高压电器的温度在线监测。

其中，高压电场感应取电，这种取电方法不同于电流感应CT取电法。电流感应CT取电线路上必须要有电流，如果线路上无电流或电流较小，或者不便于取电流的地方，则无法取电，设备无法工作。高压电场感应取电不需要电流，只要有高压电压就行。温度传感组件11从测温点进行温度信息的采集，并将采集到的温度信息进行数字处理后，通过数字无线链路主动发送给温度数据接收模块2。温度数据接收模块2将接收到各测温点的温度数据上报给通信管理机，经由通信管理机通过以太网上传至后台监控主机3。后台监控主机3将数据进行存储分析，并进行绘图等进一步处理。

如图3所示，在上述实施例中，优选地，高压电场感应取电组件12包括两块感应极板形成的感应电容121、整流桥122、储能电容123、低功耗电池检测器124和低功耗LDO电源125，两块感应极板其中之一与高压直接接触，另一感应极板浮空，两块感应极板分别与整流桥122的相对两端连接，整流桥122一端接地，剩余一端分别与并联连接的储能电容123、低功耗电池检测器124和低功耗LDO电源125相连接，低功耗电池检测器124的输出端与低功耗LDO电源125的输入端相连，低功耗LDO电源125的输出端与温度传感组件11相连接。

具体地，两个感应极板形成的感应电容121(C0)，极板1与高压直接接触，极板2浮空。当测温点上有高电压时，会在两个感应极板之间形成微小电流，此电流经过整流桥122(B1)后，形成直流电流，对储能电容123(C1)进行充电储能。IC1是低功耗电池检测器124，当低功耗电池检测器124(IC1)(H7050A-1)检测到储能电容123(C1)上的充电电压达到5.0V时，输出高电压，使能低功耗LDO电源125(IC2)(TPS70933DBV)，使低功耗LDO电源125(IC2)(TPS70933DBV)输出3.3V电压给无线CPU供电，整个系统取得电能，正常工作。

如图4和图5所示，在上述实施例中，优选地，温度传感组件11包括第一无线CPU111和对应连接于第一无线CPU111上的热敏电阻112，热敏电阻112用于测量温度，第一无线CPU111用于将温度数据进行数字化处理。具体地，2.4G第一无线CPU111获取3.3V正常供电后，通过NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数材料)热敏电阻112测量导线温度，并进入低功耗模式，等待温度数据接收模块2唤醒，并将测温的温度数据通过2.4G无线加密传输给温度数据接收模块2。此时，由于温度采集模块1发送无线数据消耗大量电能，将储能电容123C1上的电能几乎完全消耗，使得第一无线CPU111失电，无法工作。此时，高压电场感应取电组件12开始下一个储能周期。

如图6至图8所示，在上述实施例中，优选地，温度数据接收模块2包括CT取电电路21、微控制单元22、第二无线CPU23和GSM通信单元24，CT取电电路21设置于输电线路上，并与微控制单元22相连，在输电线路上存在电流时向微控制单元22供电；第二无线CPU23接收到温度传感组件11通过无线通信组件13发送的温度数据后，将温度数据传输到微控制单元22，微控制单元22对温度数据处理后经由GSM通信单元24发送至后台监控主机3。具体地，温度数据接收模块2采用CT取电电路21进行供电，当输电线路上有电流时，经由安装在线路上的CT取电电路21，将线路电流取出一定功率输出的稳定直流电，供整个系统工作。2.4G第二无线CPU23负责进行温度数据的采集，并将采集到的温度数据通过内部数据总线传输给微控制单元22MCU，MCU将接收到的温度数据进行处理后，经由GSM通信单元24传输至服务器或RS485传输给后台监控主机3。

在上述实施例中，优选地，多个温度采集模块1分别设置于需要检测温度的高压带电测温点处，每个温度数据接收模块2覆盖接收预设范围内的温度采集模块1的温度，并将该些温度采集模块1采集到的温度数据发送至后台监控主机3。

具体地，一个温度数据接收模块2，可同时管理多个温度采集模块1，采用星形网络模式。每个温度采集模块1均有自己的独立ID编号，现场安装的温度采集模块1的编号均在温度数据接收模块2上注册。温度数据接收模块2根据注册温度采集模块1的ID编号，依次请求各温度采集模块1测温数据。当温度采集模块1供电正常时，读取温度采集模块1数据100ms，若温度采集模块1无响应500ms超时，请求下一个温度采集模块1。温度数据接收模块2将接收到的温度数据通过GSM模块，经由GPRS发送到远端服务器，也可由本地RS485通信接口将温度数据传输给后台监控主机3。温度数据接收模块参数具体如表1所示：

表1温度数据接收模块

在上述实施例中，优选地，温度采集模块1用于采集20kV及以上的电压线路的温度。具体参数如下表2所示：

表2温度采集模块参数

在上述实施例中，优选地，CT取电电路21用于在50A～1000A的电路上进行取电。具体参数如下表3所示：

表3 CT取电电路参数

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，包括：温度采集模块、温度数据接收模块和后台监控主机；

所述温度采集模块安装于高压带电测温点，所述温度采集模块包括温度传感组件、高压电场感应取电组件和无线通信组件，所述高压电场感应取电组件与所述温度传感组件相连并在高压环境下供电，所述温度传感组件采集当前测温点的温度数据并进行数字化处理，所述无线通信组件与所述温度传感组件相连接，并通过无线通信传输数字化后的所述温度数据；

所述温度数据接收模块接收所述无线通信组件发送的所述温度数据，并将该温度数据发送至所述后台监控主机。

2.根据权利要求1所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，所述高压电场感应取电组件包括两块感应极板形成的感应电容、整流桥、储能电容、低功耗电池检测器和低功耗LDO电源，

两块所述感应极板其中之一与高压直接接触，另一感应极板浮空，两块所述感应极板分别与所述整流桥的相对两端连接，所述整流桥一端接地，剩余一端分别与并联连接的所述储能电容、所述低功耗电池检测器和所述低功耗LDO电源相连接，所述低功耗电池检测器的输出端与所述低功耗LDO电源的输入端相连，所述低功耗LDO电源的输出端与所述温度传感组件相连接。

3.根据权利要求2所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，所述温度传感组件包括无线CPU和对应连接于所述无线CPU上的热敏电阻，所述热敏电阻用于测量温度，所述无线CPU用于将温度数据进行数字化处理。

4.根据权利要求1所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，所述温度数据接收模块包括CT取电电路、微控制单元、无线CPU和GSM通信单元，

所述CT取电电路设置于输电线路上，并与所述微控制单元相连，在所述输电线路上存在电流时向所述微控制单元供电；

所述无线CPU接收到所述温度传感组件通过无线通信组件发送的温度数据后，将所述温度数据传输到所述微控制单元，所述微控制单元对所述温度数据处理后经由所述GSM通信单元发送至所述后台监控主机。

5.根据权利要求1所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，多个所述温度采集模块分别设置于需要检测温度的高压带电测温点处，每个所述温度数据接收模块覆盖接收预设范围内的所述温度采集模块的温度，并将这些温度采集模块采集到的温度数据发送至所述后台监控主机。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，所述温度采集模块用于采集20kV及以上的电压线路的温度。

7.根据权利要求4所述的高压无源无线温度在线监测系统，其特征在于，所述CT取电电路用于在50A～1000A的电路上进行取电。

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