一种用于组网式红外矩阵实时测量开关柜温度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于组网式红外矩阵实时测量开关柜温度的方法。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，发电厂和变电站的开关柜及环网柜是保障供电稳定可靠的重要的设备。现有用电设备对供电的可靠性要求越来越高，在高电压，大电流状态下，高压开关柜的工作可靠性与隔离开关触头温升紧密相关。在电网的运行过程中，机械振动，触头烧蚀等原因都能使接触条件恶化，接触电阻增加，引起接触点温度升高，加剧接触表面氧化，导致局部熔焊或接触松动处产生电弧放点，最终造成电器设备的损坏甚至停电或引发火灾等重大事故。这类触头过热故障事故一方面来自高压隔离开关本身的质量问题，更重要的原因在于目前缺乏针对隔离开关触头温升的有效监测手段。
[0003]通过监测开关柜和电缆分支箱内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内高压的结构，无法进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。长期以来，高压开关柜内触头运行温度很难监测，这是因为柜内具有裸露高压，通常的温度测量方法不能使用。
[0004]现有对高压开关触头温度的监测有时采用直接仪表测量，但存在使用不方便、测量不连续，数据部可靠的问题。
[0005]ABB公司研制的“safe guard”装置采用石英晶体声表面波原件作为温度敏感原件，直接粘附在待测点上组成振荡回路输出与温度有关的频率信号，然后采用全数字化设计处理电路来监测温度。该装置测温结构繁琐，而且温度敏感元件直接粘附在待测点上，效果及可靠性差。
[0006]日本电力工业研究中心利用到点连接处的电流路径改变导致周围磁场产生畸变，采用光磁传感器测量触点周围磁场的变化来判断母线连接和气体绝缘开关中的异常接触状况，这种测温结构和测温方法要求传感器有足够的灵敏度，而且电流足够大才能够将电流集中引起的磁场畸变检测出来，因此工作可靠性比较低。
[0007]现有红外热成像仪在电力系统中得到了广泛的应用，但由于高压开关柜内部结构复杂，元件之间互相遮挡较多，通过红外图谱间接获取温度数据器准确性不能满足要求，对红外图谱的计算机识别技术水平还不能替代人工识别，自动化程度较低，同时红外热成像仪的成本较高。
[0008]公开号为CN201210092的专利技术，提供了一种开关柜触头温升在线监测系统，它是基于无线传输技术的测温装置，采用温度传感器与触头直接接触并采用无线传输方式获取触头温度，虽然很好的解决了高压隔离问题，但因传感器与触头接触，导致对触头温度场存在一定的干扰，所以在一定程度上影响了测量的准确性。
[0009]公开号为CN201207000的专利技术基于无线传输的高压开关柜红外在线测温装置，缺乏对历史存储，时间记录和环境温度采集功能，从而不能够全面的掌握故障发生时的状态信息。
【发明内容】
[0010]本发明为了解决上述问题，提出了一种用于组网式红外矩阵实时测量开关柜温度的方法，本方法通过非接触矩阵式红外测温仪(以下简称红外测温仪)组成的数据采集网络对开关柜进行温度测量并进行数据收集，采集点为4X16式，S卩64个矩阵式采集点，采集的为实时的温度点阵和环境温度实际值，通过穿透性极强的433M网络传输到主机，主机数据处理后通过WiFi网络把处理后的数据传输到手机APP，手机也可以通过蓝牙4.0直接连接红外测温仪获取采集数据，并通过手机对温度数据进行存储和温度数据展示，有效地解决了开关柜及环网柜内部电气节点现状及现有技术难以解决开关柜及环网柜内裸露高压触点运行温度不易监测的现状。
[0011 ]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0012]—种用于组网式红外矩阵实时测量开关柜温度的方法，包括以下步骤:
[0013](I)利用矩阵式采集方式，对开关柜的实时温度与周围环境温度进行数据收集；
[0014](2)对采集的数据进行处理，将温度信息发送给控制器，控制器对信息进行验证、分析、存储和封装后发送到各个智能终端；
[0015](3)智能终端接收数据，通过温度云图的方式进行数据展示矩阵式采集点的真实的探测温度或相对于环境温度的温度差数据。
[0016]所述步骤(I)中，数据采集方式为设置采集点为4X16式，S卩64个矩阵式采集点，采集的为实时的实际值温度和环境温度值。
[0017]所述步骤(I)中，通过红外测温仪对开关柜的实时温度和周围的环境温度进行数据收集。
[0018]所述步骤(I)中，所述红外测温仪通过强力磁铁和橡胶吸盘吸附于设备壳体上，可180°范围内自由旋转，便于将镜头对准被测目标。红外测温仪采用非接触矩阵式红外测温，实现对15° X 60°视场范围内的目标物体进行温度测量，温度测量范围_50°C?300°C，同时可以实现环境温度和环境湿度的测量，从而对设备的运行状况进行评估，及时发现设备的故障隐患，保障电网设备的安全运行。
[0019]红外测温仪供电采用一次性电池，超低功耗设计，电池供电(5?8年)，避免单独引线或其它取电方式(CT取电)。采用非接触方式远离监测触头及连接头，保证配合设备的绝缘性能和电气间距，每个测温节点可以按设定周期扫描(3小时)，并能存储历史数据(不少于3个月)，对灰尘、雾气、背景环境温度对测温的影响能够自动补偿校准，选择监测视场宽，覆盖面积大的传感器，解决距离远、角度偏的测温差异性，安装调试便捷(小型化、磁吸式安装、双激光靶点视场角度指示)，免维护，外壳防护等级IP66，外壳易燃级别UL94-5V，满足户内、户外开关柜环境要求。
[0020]所述步骤(2)中，所述温度信息通过433M超低功耗无线射频通信方式发送温度信息到控制器。
[0021]所述步骤(2)中，数据的处理和封装包括对接收到数据后进行验证、分析、存储和上报。
[0022]所述步骤(2)中，数据验证的方法是，控制器验证测温数据的正确性，利用加入CRC校验，以保证数据的准确性。
[0023]所述步骤(2)中，控制器设定采集测温数据周期，如果检测到测温终端数据有高温异常，控制器自动提高采集数据频率，并根据温度点阵变化趋势来自学习控制采集频率，即温度越高或温差越大则采集频率越高。
[0024]所述步骤(2)中，压缩存储的主要方式为控制器采用差异压缩算法存储红外测温点阵数据，以节省宝贵的存储资源。通常情况下，4X16温度点阵数据差值较小，采用存储平均温度值和差值的方法，温度值占用2个字节空间，而差值一般小于I字节，能够节省70%以上的存储空间。这样在相同成本的存储上，控制器能够存储更多终端更长周期的温度点阵数据。
[0025]上报数据:控制器周期上报采集数据，并实时主动上报告警温度数据到智能终端。
[0026]目前常用的测温系统，一般不具备数据分析、压缩存储功能。
[0027]433M超低功耗无线射频，采用高性能超低功耗无线射频组网方式接入，采用点对多点及中继方式联网工作，支持网络自愈，频段选用430MHz?440MHz有利于测温仪在全金属封闭场合的信号穿透；中继节点数不少于64个;支持正常模式、唤醒模式、省电模式、睡眠模式等多工作模式，IS周期模块无线唤醒电流不高于15μΑ，支持高增益外置天线。
[0028]所述步骤(2)中，手机也可直接通过蓝牙4.0连接红外测温仪，获取温度矩阵以及环境数据。此种获取数据方式特点是可以直接从红外测温仪中取得温度数据，蓝牙传输距离短，方便直接在机房读取数据，便于安装。此种方式在主机WiFi覆盖不到、开关柜较为分散的场合使用。
[0029]所述步骤(3)中，温度云图的建立是通过控制器传输过来的64个点阵，按顺序进行排列，排列成4 X 16式，即64个矩阵式采集点，然后在云图中进行打点，根据温度值显示不同的颜色来标示是否温度偏高或者报警状态。