无源无线高精度gis湿度在线监测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无源无线高精度GIS湿度在线监测装置,包括SAW传感器、湿度读取模块、湿度检测主控终端、SCSDA系统和PC机，所述SAW传感器与所述湿度读取模块之间通过射频无线连接，所述湿度读取模块与所述湿度检测主控终端之间通过射频无线连接，所述湿度检测主控终端的控制端与所述SCDA系统的控制端连接，所述湿度检测主控终端的数据传输端与所述PC机的数据传输端连接。本发明采用无源无线高精度SAW湿度传感器进行湿度实时在线测量，具有降低成本，使用安全，安装方便，数据真实可靠、精确度高，无污染，对工作人员无健康危害等优点，为电力系统GIS内SF6气体湿度在线监测提供了有效手段，保证电网运行的安全。
【专利说明】无源无线高精度GIS湿度在线监测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种湿度测试装置，尤其涉及到一种无源无线高精度GIS湿度在线监测装置。
【背景技术】
[0002]气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)以SF6气体良好的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用于电场、变电站中。GIS湿度的含量的高低对设备的安全可靠工作具有直接的影响，如果SF6气体中湿度含量超标，GIS就会存在安全隐患，甚至发生事故，因此必须定期检测SF6气体湿度。电网运行规程强制规定，在设备运行前和运行中都必须定期对SF6气体的湿度进行监测，一般要求为半年测一次。SF6气体湿度的现场检测方法有电解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用露点法对水分进行检测，为了使读数准确且稳定，会浪费大量的气体，这不仅会降低设备的工作电压，更重要的会造成环境污染，危害现场工作人员的健康，也影响了 GIS设备的安全、可靠运行。
[0003]近年来,声表面波(SurfaceAcousticWave, SAW)技术的研究与应用已相当成熟和广泛。声表面波湿度传感器具有灵敏度高、检测范围宽、可直接频率化输出等优点。SAW湿度传感器常用的SAW结构为SAW延迟线型和SAW谐振型，感湿材料如醋酸纤维素、聚酰亚胺等涂敷在SAW传播路径上。虽然SAW湿度传感器具有灵敏度高等优点，但是在电力系统GIS的SF6气体湿度测试中的应用受到了极大的限制，原因在于，电力系统中GIS对内部设备要求比较苛刻，气室内部不允许存在金属尖端、毛刺和灰尘等杂志，且GIS的维修与维护比较复杂，而传统的SAW传感器需要外部供电或蓄电池供电，设备的维修及电池的更换都极为不便。所以就其取电方式来说，传统的SAW湿度传感器是不可取的。因此，长期以来真正的基于声表面波传感器的GIS设备内部SF6气体湿度在线检测装置在国内外电力行业并不多见。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种小型化、抗干扰能力强、安装方便的基于声表面波技术的无源无线高精度GIS湿度在线监测装置。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0006]本发明包括SAW传感器、湿度读取模块、湿度检测主控终端、SCSDA系统和PC机，所述SAW传感器与所述湿度读取模块之间通过射频无线连接，所述湿度读取模块与所述湿度检测主控终端之间通过射频无线连接，所述湿度检测主控终端的控制端与所述SCDA系统的控制端连接，所述湿度检测主控终端的数据传输端与所述PC机的数据传输端连接。所述SAW传感器安装电力系统GIS各独立气室的盆式绝缘子上。所述湿度读取模块安装在盆式绝缘子外部边缘处，由外接电源或蓄电池供电，负责载波的发射和接收，分析带有湿度信息的载波，得出湿度的精确值并发送给湿度检测主控终端。所述湿度检测主控终端采集多个湿度读取模块分析出的湿度值，进行报警分析和显示，并将湿度值和报警信号通过GPRS或RS485传输给PC主机，或直接接入SCADA系统中。所述的PC主机主要实现站端湿度值和报警信号的界面展示，并且能够实现对下行设备的配置和查询。
[0007]具体地，所述湿度读取模块包括载波射频模块、信号处理芯片、读取CAN 口和视频发射模块，所述载波射频模块的信号输出端通过所述信号处理芯片与所述读取CAN 口和视频发射模块的信号输入端连接。所述SAW湿度传感器由叉指换能器、反射阵和敏感膜组成；所述叉指换能器使用溅射的锡参杂的氧化铟材料，且叉指换能器和反射阵区域溅射Si3N4，进行敷盖，提高其抵御环境污染及防止腐蚀能力，提高传感器的可靠性，所述信号处理芯片采用型号STM32F2808的信号处理芯片，分析载波中的湿度值信号。
[0008]具体地，所述湿度检测主控终端包括主控CAN 口、射频接收模块、微控制器、报警显示装置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的两个信号输入端分别与所述射频接收模块的信号输出端和所述主控CAN 口的信号输出端连接，所述微控制器的显示信号输出端与所述报警显示信号输入端连接，所述微控制器的GPRS信号输出端与所述GPRS接口连接，所述微控制器的数据传输端与所述RS485接口连接。实现湿度测量系统的人机交互，对各种湿度信息和预警信息进行展示，同时可以对下行的各设备进行远程配置。
[0009]进一步，所述湿度读取模块和所述SAW传感器均为多个，多个所述SAW传感器的信号输出端与一个所述湿度读取模块的信号输入端通过射频连接，多个所述湿度读取模块的信号输出端均与所述湿度检测主控终端的信号输入端通过射频信号连接。
[0010]本发明的有益效果在于:
[0011]本发明采用无源无线声表面波传感器进行GIS内部SF6气体湿度的在线监测，无需电源，不存在供电和电池更换问题，较好的满足了 GIS对在线监测设备的要求，具有使用安全、安装方便等优点。声表面波湿度传感器嵌在盆式绝缘子表面，其敏感膜与SF6气体为无干扰接触，无需抽气检测，且不存在工作人员与SF6气体接触的问题，所以湿度检测更为真实、精确，无污染，对工作人员健康无危害。本发明为实时在线监测，其实时报警功能可对电力系统GIS设备内部故障进行有效的预防，避免出现大的事故，节约成本，同时也能有效预防因为安装所产生的安全隐患，无需破坏GIS结构，不影响GIS性能。本发明为电力系统GIS内SF6气体湿度在线监测提供了可靠有效的手段，保证了电网的安全运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的系统硬件结构原理框图；
[0013]图2是本发明实施例的安装结构示意图；
[0014]图3是本发明的SAW传感器的结构原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0016]如图1和图2所示:本发明包括SAW传感器5、湿度读取模块3、湿度检测主控终端、SCSDA系统和PC机，SAff传感器5与湿度读取模块3之间通过射频无线连接，湿度读取模块3与湿度检测主控终端之间通过射频无线连接，湿度检测主控终端的控制端与SCDA系统的控制端连接，湿度检测主控终端的数据传输端与PC机的数据传输端连接。SAW传感器5安装电力系统GIS各独立气室的盆式绝缘子2上。湿度读取模块3安装在盆式绝缘子2外部边缘处，由外接电源或蓄电池供电，负责载波的发射和接收，分析带有湿度信息的载波，得出湿度的精确值并发送给湿度检测主控终端。湿度检测主控终端采集多个湿度读取模块3分析出的湿度值，进行报警分析和显示，并将湿度值和报警信号通过GPRS接口或RS485接口传输给PC主，或直接接入SCADA系统中。PC机主要实现站端湿度值和报警信号的界面展示，并且能够实现对下行设备的配置和查询。
[0017]如图1和图3所示:湿度读取模块3包括载波射频模块、信号处理芯片、读取CAN 口和视频发射模块，载波射频模块的信号输出端通过信号处理芯片与读取CAN 口和视频发射模块的信号输入端连接。SAW湿度传感器由叉指换能器7、反射阵8和敏感膜9组成；叉指换能器7使用溅射的锡参杂的氧化铟材料，且叉指换能器7和反射阵8区域溅射Si3N4，进行敷盖，提高其抵御环境污染及防止腐蚀能力，提高传感器的可靠性，信号处理芯片IC采用型号STM32F2808的信号处理芯片，分析载波中的湿度值信号。
[0018]如图1所示:湿度检测主控终端包括主控CAN 口、射频接收模块、微控制器、报警显示装置、GPRS接口和RS485接口，微控制器的两个信号输入端分别与射频接收模块的信号输出端和主控CAN 口的信号输出端连接,微控制器的显不信号输出端与报警显不信号输入端连接，微控制器的GPRS信号输出端与GPRS接口连接，微控制器的数据传输端与RS485接口连接。实现湿度测量系统的人机交互，对各种湿度信息和预警信息进行展示，同时可以对下行的各设备进行远程配置。
[0019]如图1所示:湿度读取模块3和SAW传感器5均为多个，多个SAW传感器5的信号输出端与一个湿度读取模块3的信号输入端通过射频连接，多个湿度读取模块3的信号输出端均与湿度检测主控终端的信号输入端通过射频信号连接。
[0020]如图2所示:本实施例中SAW传感器5安装在GIS独立气室6的盆式绝缘子2表面，且尽量安装在盆式绝缘子2的靠近边缘处，以便更好地与湿度读取模块3进行通信，减少干扰量。
[0021]本发明的工作原理如下:湿度读取模块3发送射频载波，SAW传感器5接收载波并返回带有湿度信息的载波信号，湿度读取模块3接收返回的载波，经过滤波等信号处理，得到湿度信息，并将湿度信息传输给湿度监测主控终端，主控终端采集多个湿度读取模块3数据，进行阈值预警分析和报警指示，同时将湿度信息传输给PC机，进行数据存储和人机界面展示，或直接接入SCADA系统中，实现变电站调度室及总调度站对电力系统GIS中SF6气体湿度的实时在线测量。
[0022]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种无源无线高精度GIS湿度在线监测装置，其特征在于:包括SAW传感器、湿度读取模块、湿度检测主控终端、SCSDA系统和PC机，所述SAW传感器与所述湿度读取模块之间通过射频无线连接，所述湿度读取模块与所述湿度检测主控终端之间通过射频无线连接，所述湿度检测主控终端的控制端与所述SCDA系统的控制端连接，所述湿度检测主控终端的数据传输端与所述PC机的数据传输端连接。
2.根据权利要求1所述的无源无线高精度GIS湿度在线监测装置，其特征在于:所述湿度读取模块包括载波射频模块、信号处理芯片、读取CAN 口和视频发射模块，所述载波射频模块的信号输出端通过所述信号处理芯片与所述读取CAN 口和视频发射模块的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的无源无线高精度GIS湿度在线监测装置，其特征在于:所述湿度检测主控终端包括主控CAN 口、射频接收模块、微控制器、报警显示装置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的两个信号输入端分别与所述射频接收模块的信号输出端和所述主控CAN 口的信号输出端连接，所述微控制器的显示信号输出端与所述报警显示信号输入端连接，所述微控制器的GPRS信号输出端与所述GPRS接口连接，所述微控制器的数据传输端与所述RS485接口连接。
4.根据权利要求1所述的无源无线高精度GIS湿度在线监测装置，其特征在于:所述湿度读取模块和所述SAW传感器均为多个，多个所述SAW传感器的信号输出端与一个所述湿度读取模块的信号输入端通过射频连接，多个所述湿度读取模块的信号输出端均与所述湿度检测主控终端的信号输入端通过射频信号连接。
【文档编号】G01N29/02GK103604865SQ201310549159
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】曾德华 申请人:成都赛康信息技术有限责任公司