专利名称：基于开放频段无线传输的高压电器测温系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于开放频段无线传输的高压电器测温系统，用于对高压开关柜等高压电器中动、静触头、母排等需要进行温度监测部分的温度测量。
背景技术：
常规的温度监测方法并不能发现高压开关柜的潜在故障，更无法判断故障的发展趋势。针对人工巡检的不足，现已研究并应用的技术根据测温原理的不同，主要分为红外成像、红外探头测温、光纤测温以及传统接触式测温、红外信号传输。红外成像技术(见薛晋东.红外检测技术在电力系统中的应用[J].山西电力， 2007(1) :14-15.)通过红外热像仪获得开关柜的红外图谱，通过红外图谱间接判断开关柜的温度。红外探头测温。在开关柜柜体上安装若干红外测温探头，通过接收电触头的红外辐射来确定其温度。光纤测温(见邬钢，李进.光纤在开关柜触头温度监测中的应用[J].高压工程， 2006(2) 122.)。在电触头表面上贴装光纤温度传感器，通过光缆连接到安装于柜体的光纤解调器，光纤解调器输出对应的温度数据。传统接触式测温、红外信号传输。采用传统的接触式温度传感器(热电偶、继承温度传感器等)测温，传感器信号处理电路安装在高压母线上，电源通过感应线圈从高压母线获得。测量所得信号经过数字编码后驱动红外发射管，由安装于柜体低电位上的红外接收管接收红外信号，在通过解码电路得到温度数据。
发明内容本实用新型的目的针对高压开关柜等高压电器在电能生产过程中，分、合器件等部位易发生温度升高，严重时会造成设备的损坏或火灾发生等情况，需要对其进行温度监测，以及人工巡检存在各种不便且不能进行实时监测，而提供一种基于开放频段无线传输的高压电器测温系统。本实用新型的技术方案为基于开放频段无线传输的高压电器测温系统，包括高压侧部分、接收端、上位机， 高压侧部分通过无线传输与接收端相连，接收端经过多点组网传输给上位机，高压侧部分作为测温以及无线发送温度数据信号的部分，而接收端作为接收温度数据的无线信号，并经过多点组网传输给监测用的上位机，高压侧部分需要安装在需要进行温度监测的部位， 而接收端是放置在低压控制室等位置，可以根据需要放置在无线传输的有效距离内的任何位置，所述的高压侧部分由供能CT、集成数字式温度传感器、控制及发送电路板、屏蔽罩以及外置印刷电路板PCB发送天线构成，供能CT、控制及发送电路分别固定在屏蔽罩内部，供能CT分别为控制及发送电路和集成数字式温度传感器供电，集成数字式温度传感器通过导线与屏蔽罩的控制及发送电路板连接，放置在屏蔽盒的外部，可以放置在需要温度监测
3的地方；外置PCB发送天线镶嵌在屏蔽罩的PCB板上。供能CT、控制及发送电路板以及屏蔽罩的尺寸(外径、内径、厚度)可以根据需要进行调整大小，供能CT、控制及发送电路板、 集成数字式温度传感器均从市场购得。所述的屏蔽罩由一块薄铜片和两块敷设有铜箔的PCB板构成，薄铜片绕制成一个圆柱体形状，接口处用焊锡焊接牢固；然后用焊锡将两块敷设有铜箔的PCB板上的焊点与薄铜片绕制成的圆柱体的边缘进行焊接，且保证PCB板上的铜箔与薄铜片构成的圆柱体紧密接触，构成一个屏蔽罩。采用半导体的集成数字温度传感器贴在需要测温部位作为感温元件，与相关的控制及发送电路以及供能线圈一起放置在母线高压侧。供能线圈采用速饱和供能CT对测温元件以及控制及发送电路进行供电，能够在给高压侧可靠供能的同时保证对地的可靠绝缘。转换的数字温度数值通过开放频段无线传输方式发送给处于低压侧部分的开关柜低电位的接收端，多点组网后通过交换机经交叉网线传输给监测用的上位机实现温度的在线监测。对比以上列出的现有四种技术，本实用新型具有以下优点红外成像测温技术，由于高压开关柜内部结构复杂，元件相互遮挡较多，通过红外图谱间接获取温度数据的准确性不能满足要求，并且对红外图谱的计算机识别技术的成本高，不利于推广。本实用新型不会因开关柜内部结构复杂而影响温度测量值的准确性，使用的半导体集成数字温度传感器具有0. 125°C的测温精度，可保证测量温度的精确性；并且采用的元器件都是最常使用的期间，成本低。红外探头测温的方式容易受到开关柜内部元件对红外辐射光路遮挡的影响，不能准确测得触头温度。开关柜中的金属部件的遮挡在一定程度上减小无线传输的有效距离， 但本实用新型采用在高压侧电路的屏蔽罩上安装PCB(Print Circuit Board印刷电路板， 以下都简称为PCB)天线，不但可以避免因采用了屏蔽罩而导致无线信号无法传输出来的问题，还可以增加无线传输的有效距离。光纤测温的方式主要在于光纤传感网络分析仪体积较大，无法在开关柜内部安装，同时该分析仪只提供了与单台PC机的通信接口，无法嵌入到已有的变电站自动化系统中。而本实用新型的高压侧部分体积小，可以直接套在高压开关柜的高压母排、动静触头上，占用的空间小，并且供能CT可以做成开口形式，安装方便快捷。传统接触式、红外信号传输的测温方式，没有采用屏蔽技术，在高压开关柜内部狭小的空间里可能会减小开关柜的绝缘净距。而本实用新型在高压侧电路的外部采用了铜制屏蔽罩，此屏蔽罩可以采用PCB板以及部分铜片构成，屏蔽罩与高压侧电路的参考地以及高压侧母线相连，将屏蔽罩与母线电压进行等电位处理，一方面可以保护高压侧的电路， 同时可以避免外部的电磁信号对高压侧电路的影响，另外一方面由于高压侧电路占用体积小，基本不影响开关柜的绝缘净距。可以对开关柜中进行多点温度的在线监测。开关柜中放置的一个接收端可以接收最多六路无线温度数据信号，通过将多路接收端的输出进行组网，通过交换机经交叉网线传输给上位机，实现在线监测。此实用新型系统可以自成系统，也可以根据需要融于已有的变电站自动化系统中。
图Ia为制作高压侧电路屏蔽罩的薄铜片示意图；图Ib为制作高压侧电路屏蔽罩的PCB板；图2为制作完成的屏蔽罩整体示意图；图3为PCB天线制作示意图；图4为本实用新型高压侧电路的立体示意图；图5为本实用新型高压侧电路安装在断路器静触头上的总体立体示意图。其中图中1-薄铜片，2-构成屏蔽罩的一块PCB板，3-焊接用的焊点，4-空白处都敷设有铜箔，5-PCB天线，6-为薄铜片弯曲构成，8-为PCB板构成的屏蔽板，其表面覆盖了铜箔；7-PCB天线；9-中间的空洞，可以穿过断路器静触头的导杆；10-屏蔽罩内部，为放置控制及发送电路板以及供能CT的地方；11-集成数字式温度传感器；12-温度传感器与电路板之间的导线；13-需要测温的位置(此位置可以根据需要选择任何位置)；14-断路器静触头一次导杆。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步的描述。本实用新型包括高压侧部分、接收端、上位机，高压侧部分通过无线传输与接收端相连，接收端经过多点组网传输给上位机，高压侧部分作为测温以及无线发送温度数据信号的部分，而接收端作为接收温度数据的无线信号，并经过多点组网传输给监测用的上位机，高压侧部分需要安装在需要进行温度监测的部位，而接收端是放置在低压控制室等位置，可以根据需要放置在无线传输的有效距离内的任何位置，如图4所示，所述的高压侧部分由供能高压侧CT、集成数字式温度传感器、控制及发送电路板、屏蔽罩以及外置印刷电路板PCB发送天线构成，供能CT、控制及发送电路分别固定在屏蔽罩内部，供能CT分别为控制及发送电路和集成数字式温度传感器供电，集成数字式温度传感器通过导线与屏蔽罩的控制及发送电路板连接，放置在屏蔽盒的外部，可以放置在需要温度监测的地方；外置PCB发送天线镶嵌在屏蔽罩的PCB板上。供能CT、控制及发送电路板以及屏蔽罩的尺寸(外径、内径、厚度)可以根据需要进行调整大小，供能CT、控制及发送电路板、集成数字式温度传感器均从市场购得。如图la、图lb、图2所示，所述的屏蔽罩由一块薄铜片1和两块敷设有铜箔4的 PCB板2构成，薄铜片1绕制成一个圆柱体形状，接口处用焊锡焊接牢固；然后用焊锡将两块敷设有铜箔4的PCB板2上的焊点3与薄铜片1绕制成的圆柱体的边缘进行焊接，且保证PCB板2上的铜箔4与薄铜片1构成的圆柱体紧密接触，构成一个屏蔽罩。外置PCB天线的做法先根据紧密集成天线(compact integrated antennas)制作的理论知识，包括天线的调谐、增益、阻抗匹配以及相应的辐射图选定PCB天线的类型， 本例中选择的是曲折型天线(meander antenna)，将其附在屏蔽罩的PCB板的上面，周围由铜箔围绕，如图3所示。如图5所示，然后对此实用新型的高压侧部分的具体安装方式进行说明将屏蔽罩套在需要进行温度监测的地方(如断路器的动触头和静触头，若是母排等不便套进去的部位可以将此高压侧部分制成开口形式的)，将其固定好；将集成数字式温度传感器安装在需要进行测温的位置，保证温度传感器与测温部位接触面足够大，并且接触良好，将其固定好；将屏蔽罩PCB板上有PCB天线的一面朝向较为开阔以及低压侧的接收端所处的方向。 采用半导体的集成数字温度传感器贴在需要测温部位作为感温元件，与相关的控制及发送电路以及供能线圈一起放置在母线高压侧。供能线圈采用速饱和供能CT对测温元件以及控制及发送电路进行供电，能够在给高压侧可靠供能的同时保证对地的可靠绝缘。转换的数字温度数值通过开放频段无线传输方式发送给处于低压侧部分的开关柜低电位的接收端，多点组网后通过交换机经交叉网线传输给监测用的上位机实现温度的在线监测。
权利要求1.基于开放频段无线传输的高压电器测温系统，包括高压侧部分、接收端、上位机，高压侧部分通过无线传输与接收端相连，接收端经过多点组网传输给上位机，其特征在于所述的高压侧部分由供能高压侧CT、集成数字式温度传感器、控制及发送电路板、屏蔽罩以及外置印刷电路板PCB发送天线构成，供能CT、控制及发送电路分别固定在屏蔽罩内部，供能 CT分别为控制及发送电路和集成数字式温度传感器供电，集成数字式温度传感器通过导线与屏蔽罩的控制及发送电路板连接，外置PCB发送天线镶嵌在屏蔽罩的PCB板上。
2.根据权利要求1所述的基于开放频段无线传输的高压电器测温系统，其特征在于 所述的屏蔽罩由一块薄铜片和两块敷设有铜箔的PCB板构成，薄铜片绕制成一个圆柱体形状，接口处用焊锡焊接牢固；用焊锡将两块敷设有铜箔的PCB板上的焊点与薄铜片绕制成的圆柱体的边缘进行焊接，且保证PCB板上的铜箔与薄铜片构成的圆柱体紧密接触，构成一个屏蔽罩。
专利摘要本实用新型涉及基于开放频段无线传输的高压电器测温系统，高压侧部分通过无线传输与接收端相连，接收端经过多点组网传输给上位机，所述高压侧部分由供能CT、集成数字式温度传感器、控制及发送电路板、屏蔽罩、外置PCB发送天线构成，供能CT、控制及发送电路都固定在屏蔽罩内，集成数字式温度传感器通过导线与屏蔽罩的控制及发送电路板连接，外置PCB发送天线镶嵌在屏蔽罩的PCB板上。本实用新型保证测量温度的精确性且成本低，对开关柜中进行多点温度在线监测。开关柜中放置一个接收端可接收六路无线温度数据信号，将多路接收的输出进行组网，通过交换机经交叉网线传输给上位机，实现在线监测。本实用新型可自成系统，也可根据需要融于已有变电站自动化系统中。
文档编号G08C17/02GK202188915SQ20112025922
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者窦峭奇 申请人:武汉格蓝若光电互感器有限公司