变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及变电站设备触点温度监测技术，具体是一种变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台。本发明解决了现有变电站设备触点温度监测平台传输不稳定、传输可靠性差、抗干扰能力差、布线难度大、测量准确性差、测量安全性差、维护成本高、测量精度低的问题。变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台包括采集层、传输层、监测层；所述采集层的数目为两个；每个采集层均包括m个SAW温度传感器、m个法向小螺旋天线、一个螺旋臂偶极子天线、一个无线温度采集器、一路无线通用串行总线；m个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构。本发明适用于变电站。
【专利说明】变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电站设备触点温度监测技术，具体是一种变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台。
【背景技术】
[0002]变电站设备在长期运行过程中，其触点(主要是开关柜内的动、静触头和电缆接头)容易因老化或接触电阻过大而出现长时间发热和温升过高，由此引发设备故障(主要是开关柜烧毁故障和短路放炮故障)，从而严重威胁电网的安全运行。因此，为了防止上述故障的发生，目前主要采用变电站设备触点温度监测平台来对变电站设备触点(主要是开关柜内的动、静触头和电缆接头)的温度进行监测。在现有技术条件下，变电站设备触点温度监测平台根据测温原理可分为以下几种:常规测温平台、光纤测温平台、红外测温平台、有源无线测温平台。实践表明，以上各种变电站设备触点温度监测平台由于自身结构所限，存在如下问题:其一，以上各种变电站设备触点温度监测平台均缺少合理的网络拓扑结构，导致其均存在传输不稳定、传输可靠性差的问题。其二，常规测温平台采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且依托金属导线来传输温度信号。由于金属导线具有绝缘性能差的特性，导致其存在抗干扰能力差的问题。其三，光纤测温平台采用光纤温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且依托光纤来传输温度信号。由于光纤具有易折、易断、不耐高温、积累灰尘后绝缘性能易降低的特性，导致其存在抗干扰能力差、布线难度大的问题。其四，红外测温平台采用红外测温探头来测量变电站设备触点的温度信号。由于变电站设备(主要是开关柜)内部空间狭小、结构复杂、元件互相遮挡较多，导致红外测温探头无法安装(这是由于红外测温探头必须与被测物体保持一定的安全距离，且需要与被测物体的表面正对)、存在测量死角，由此导致其存在测量准确性差的问题。其五，有源无线测温平台采用有源(即带有电池)的无线温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且依托吸盘天线来传输温度信号。由于吸盘天线在高温环境下容易发生尖端放电现象，导致其存在测量安全性差的问题。同时，由于无线温度传感器需要经常更换电池，导致其存在维护成本高的问题。此外，由于高温环境会影响电池的正常工作，导致其存在测量精度低的问题。基于此，有必要发明一种全新的变电站设备触点温度监测平台，以解决现有变电站设备触点温度监测平台传输不稳定、传输可靠性差、抗干扰能力差、布线难度大、测量准确性差、测量安全性差、维护成本高、测量精度低的问题。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有变电站设备触点温度监测平台传输不稳定、传输可靠性差、抗干扰能力差、布线难度大、测量准确性差、测量安全性差、维护成本高、测量精度低的问题，提供了一种变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台，包括采集层、传输层、监测层；所述采集层的数目为两个；每个采集层均包括m个SAW(Surface Acoustic Wave,声表面波)温度传感器、m个法向小螺旋天线、一个螺旋臂偶极子天线、一个无线温度采集器、一路无线通用串行总线；m ASAW温度传感器与m个法向小螺旋天线一一对应连接个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线均与无线通用串行总线无线连接；m个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；螺旋臂偶极子天线与无线温度采集器连接；所述传输层包括一路RS-485总线、一个主用网关、一个备用网关、WiFi网络；两个无线温度采集器、主用网关、备用网关均与RS-485总线连接；主用网关、备用网关均与WiFi网络无线连接；所述监测层包括一个主用测温主控终端、一个备用测温主控终端；主用测温主控终端、备用测温主控终端均与WiFi网络无线连接；m为正整数，且m为6的倍数。
[0005]工作时，将第一个采集层中的m个SAW温度传感器安装在开关柜内的各个动、静触头上，将第一个采集层中的m个法向小螺旋天线安装在开关柜内，将第一个采集层中的螺旋臂偶极子天线和无线温度采集器均安装在开关柜附近。将第二个采集层中的m个SAW温度传感器安装在各个电缆接头上，将第二个采集层中的m个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线温度采集器均安装在电缆接头附近。将传输层中的主用网关、备用网关均安装在变电站监控室。将监测层中的主用测温主控终端、备用测温主控终端均安装在电网监控中心。具体工作过程如下:第一个采集层中的m个SAW温度传感器实时测量开关柜内的各个动、静触头的温度信号。第一个采集层中的无线温度采集器通过螺旋臂偶极子天线向无线通用串行总线实时发射查询脉冲。m个SAW温度传感器通过m个法向小螺旋天线实时访问无线通用串行总线并获取查询脉冲，然后通过m个法向小螺旋天线向无线通用串行总线实时发射携带温度信号的反馈脉冲。无线温度采集器通过螺旋臂偶极子天线实时访问无线通用串行总线并获取携带温度信号的反馈脉冲，并将获取到的反馈脉冲实时解析成温度信号，然后将解析得到的温度信号实时发送至RS-485总线。第二个采集层中的m个SAW温度传感器实时测量各个电缆接头的温度信号。第二个采集层中的无线温度采集器通过螺旋臂偶极子天线向无线通用串行总线实时发射查询脉冲。m个SAW温度传感器通过m个法向小螺旋天线实时访问无线通用串行总线并获取查询脉冲，然后通过m个法向小螺旋天线向无线通用串行总线实时发射携带温度信号的反馈脉冲。无线温度采集器通过螺旋臂偶极子天线实时访问无线通用串行总线并获取携带温度信号的反馈脉冲，并将获取到的反馈脉冲实时解析成温度信号，然后将解析得到的温度信号实时发送至RS-485总线。主用网关实时访问RS-485总线并获取温度信号，然后通过WiFi网络将获取到的温度信号实时发送至主用测温主控终端。主用测温主控终端对接收到的温度信号进行实时汇总、分析、存储，由此实现了对开关柜内的动、静触头的温度和电缆接头的温度进行实时监测。在上述过程中，当主用网关出现故障时，备用网关可接替主用网关进行工作，由此保证了监测的连续性。当主用测温主控终端出现故障时，备用测温主控终端可接替主用测温主控终端进行工作，由此同样保证了监测的连续性。
[0006]基于上述过程，与现有变电站设备触点温度监测平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台通过采用全新结构，具备了如下优点:其一，与以上各种变电站设备触点温度监测平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台采用法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线通用串行总线共同构成了总线型拓扑结构，其通过利用总线型拓扑结构结构简单、所需要的传输介质少、无中心节点、任何节点的故障都不会造成全网瘫痪、可靠性高、易于扩充的优点，具备了合理的网络拓扑结构，同时其综合了 WiFi网络传输距离长、传输数据量大的优点，由此有效增强了传输稳定性和传输可靠性。其二，与常规测温平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台采用SAW温度传感器替代了热电偶、热电阻、半导体温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且采用法向小螺旋天线与螺旋臂偶极子天线替代了金属导线来传输温度信号，由此不再受金属导线的特性制约，从而有效增强了抗干扰能力。其三，与光纤测温平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台采用SAW温度传感器替代了光纤温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且采用法向小螺旋天线与螺旋臂偶极子天线替代了光纤来传输温度信号，由此不再受光纤的特性制约，从而有效增强了抗干扰能力、有效减小了布线难度。其四，与红外测温平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台采用SAW温度传感器替代了红外测温探头来测量变电站设备触点的温度信号，由此不再受红外测温探头无法安装、存在测量死角的制约，从而有效增强了测量准确性。其五，与有源无线测温平台相比，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台采用SAW温度传感器替代了有源的无线温度传感器来测量变电站设备触点的温度信号，且采用法向小螺旋天线与螺旋臂偶极子天线替代了吸盘天线来传输温度信号，由此一方面不再受吸盘天线在高温环境下容易发生尖端放电现象的制约，从而有效增强了测量安全性，另一方面由于SAW温度传感器属于无源器件，不再受电池的制约，从而有效降低了维护成本、有效提高了测量精度。综上所述，本发明所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台有效解决了现有变电站设备触点温度监测平台传输不稳定、传输可靠性差、抗干扰能力差、布线难度大、测量准确性差、测量安全性差、维护成本高、测量精度低的问题，由此有效防止了变电站设备故障的发生，从而有效保障了电网的安全运行。
[0007]本发明有效解决了现有变电站设备触点温度监测平台传输不稳定、传输可靠性差、抗干扰能力差、布线难度大、测量准确性差、测量安全性差、维护成本高、测量精度低的问题，适用于变电站。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台，包括采集层、传输层、监测层；
所述采集层的数目为两个；每个采集层均包括m个SAW温度传感器、m个法向小螺旋天线、一个螺旋臂偶极子天线、一个无线温度采集器、一路无线通用串行总线；m ASAW温度传感器与m个法向小螺旋天线一一对应连接；m个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线均与无线通用串行总线无线连接个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；螺旋臂偶极子天线与无线温度采集器连接；
所述传输层包括一路RS-485总线、一个主用网关、一个备用网关、WiFi网络；两个无线温度采集器、主用网关、备用网关均与RS-485总线连接；主用网关、备用网关均与WiFi网络无线连接； 所述监测层包括一个主用测温主控终端、一个备用测温主控终端；主用测温主控终端、备用测温主控终端均与WiFi网络无线连接；m为正整数,且m为6的倍数。
[0010]具体实施时，所述SAW温度传感器为音叉型SAW温度传感器；所述无线温度采集器为WSTM-WSR-ZZ02型无线温度采集器；所述主用网关、备用网关均为KingGate MGM 3000型网关；所述主用测温主控终端、备用测温主控终端均为WSTM-CTU-SC03型测温主控终端。
【权利要求】
1.一种变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台，其特征在于:包括采集层、传输层、监测层； 所述采集层的数目为两个；每个采集层均包括m个SAW温度传感器、m个法向小螺旋天线、一个螺旋臂偶极子天线、一个无线温度采集器、一路无线通用串行总线；!11个SAW温度传感器与m个法向小螺旋天线一一对应连接；m个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线均与无线通用串行总线无线连接个法向小螺旋天线、螺旋臂偶极子天线、无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；螺旋臂偶极子天线与无线温度采集器连接； 所述传输层包括一路RS-485总线、一个主用网关、一个备用网关、WiFi网络；两个无线温度采集器、主用网关、备用网关均与RS-485总线连接；主用网关、备用网关均与WiFi网络无线连接； 所述监测层包括一个主用测温主控终端、一个备用测温主控终端；主用测温主控终端、备用测温主控终端均与WiFi网络无线连接；m为正整数,且m为6的倍数。
2.根据权利要求1所述的变电站设备触点状态在线监测总线型网络平台，其特征在于:所述SAW温度传感器为音叉型SAW温度传感器；所述无线温度采集器为WSTM-WSR-ZZ02型无线温度采集器；所述主用网关、备用网关均为KingGate MGM 3000型网关；所述主用测温主控终端、备用测温主控终端均为WSTM-CTU-SC03型测温主控终端。
【文档编号】H02J13/00GK104202405SQ201410458511
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】张军六, 周雪枫, 姚以沛, 金小平, 吴锋, 武君 申请人:国网山西省电力公司太原供电公司, 国家电网公司