专利名称：用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统的制作方法
技术领域：
本发明属于测温技术领域，具体涉及一种用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统。
背景技术：
近年来，电力系统输变电网络朝着高电压、 大容量的方向发展，电力负荷呈高速增长态势。随着电力客户对电力供应的安全性、可靠性、连续性要求的不断提高，电力一次设备过负荷运行、超周期检修甚至于无法停电检修等现象时有发生，从而造成了设备被烧坏乃至发生重大火灾事故，进而导致系统停电，严重危及电网安全，并对供用电双方造成重大经济损失。因此，实时掌握电力设备的运行状况，及时发现、定位和消除设备缺陷，保证设备可靠运行，保障安全用电，是现今电力系统运行维护中的重要课题。目前常用的电气接点在线测温方法主要有感温光缆和热敏电阻两种，其中感温光缆测温法主要测量沟道或隧道中敷设的电缆及其接点处的温度，难以用于接点较多、分布复杂、布线困难的配变电高压设备的在线温度监测；而热敏电阻测温法虽然可以用于高压设备的接点测温，但由于其采用的热敏电阻式传感器需要直接接触高压设备，因此在工作时容易被高压电弧击穿，导致使用和维护上的困难。其它测温装置，比如使用蜡片、试温贴纸、人工远红外成像等方法的测温系统，通常自动化程度低，无法在线实时监测设备温度，更不能对温度变化情况进行汇总、分析和预警，因此更加难以满足人们的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，本测温系统不但能够实现对电气接点的全自动在线温度监测，同时本测温系统还通过非接触式测温方式实现了测温元件与高压线路之间的绝缘，从而极大地提高了测温元件对电力系统上电和断电瞬间的瞬时脉冲的抗冲击能力，保障了整个测温系统的可靠运行。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其包括如下组成部分温度传感模块，用于采用非接触式红外测温技术监测设定温度监测点处的温度信息，并将探测到的温度信号和/或报警信号通过无线网络发送至基站处；基站，用于接收由温度传感模块发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至远程控制终端处，所述温度传感模块和基站之间以及基站与远程控制终端之间为双向通信连接；远程控制终端，用于供管理人员实时查看整个测温系统的运行状况，并供管理人员实时配置测温系统的运行参数，当温度传感模块发送报警信号时供管理人员确认发出报警信号的位置。本测温系统还可以通过以下方式得以进一步实现
进一步的，所述基站包括二级基站和一级基站，其中，二级基站，用于接收由温度传感模块发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至一级基站处；所述温度传感模块与二级基站以及二级基站与一级基站之间均为双向通信连接；一级基站，用于接收由二级基站发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至远程控制终端处，所述一级基站与远程控制终端之间为双向通信连接优选的，所述温度传感模块包括非接触式红外测温的红外温度传感器、第一处理器、第一短距无线通信模块和第一供电模块；所述红外温度传感器用于监测设定温度监测点处的温度信息，且红外温度传感器的信号输出端与第一处理器的信号输入端相连；所述第一处理器与第一短距无线通信模块双向通信连接，且第一短距无线通信模块还与二级基站双向通信连接；所述第一处理器用于对红外温度传感器发送来的温度信息进行保存和处理，以通过第一短距无线通信模块向二级基站发出温度信号和/或报警信号，所述第一处理器还对二级基站发送来的参数数据进行保存和处理；所述第一供电模块用于对红外温度传感器、第一处理器和第一短距无线通信模块进行供电。优选的，所述二级基站包括第二短距无线通信模块、第二处理器、第一现场通信模块、第二供电模块和第一显示模块；所述第二短距无线通信模块与第一短距无线通信模块双向通信连接，且第二短距无线通信模块与第二处理器双向通信连接；所述第二处理器与第一现场通信模块双向通信连接，且第二处理器的信号输出端与第一显示模块的信号输入端相连，所述第一现场通信模块还与一级基站双向通信连接；所述第二处理器用于对由温度传感模块中的第一短距无线通信模块所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述第二处理器还对一级基站发送来的参数数据进行保存和处理；所述第二供电模块用于对第二短距无线通信模块、第二处理器、第一现场通信模块和第一显示模块进行供电。进一步的，所述第一短距无线通信模块与第二短距无线通信模块均为工作于433MHz 434. 79MHz、902MHz 928MHz、2. 4GHz 2. 5GHz 或 5. 725GHz 5. 875GHz 频段的通信模块。更进一步的，所述第一短距无线通信模块与第二短距无线通信模块均为ANT/ANT+通信模块。优选的，所述一级基站包括第二现场通信模块、第三处理器、第一长距通信模块、第三供电模块和第二显示模块；所述第二现场通信模块与第一现场通信模块双向通信连接，且第二现场通信模块与第三处理器双向通信连接；所述第三处理器与第一长距通信模块双向通信连接，且第三处理器的信号输出端与第二显示模块的信号输入端相连，所述第一长距通信模块还与远程控制终端双向通信连接；所述第三处理器用于对由二级基站中的第一现场通信模块所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述第三处理器还对远程控制终端发送来的参数数据进行保存和处理；所述第三供电模块用于对第二现场通信模块、第三处理器、第一长距通信模块和第二显示模块进行供电。作为本发明的优选方案，所述远程控制终端至少包括第二长距通信模块、中央处理器、第三显示模块、输入模块和第四供电模块；所述第二长距通信模块与第一长距通信模块双向通信连接，且第二长距通信模块与中央处理器双向通信连接；所述中央处理器的信号输入端与输入模块相连，中央处理器的信号输出端与第三显示模块的信号输入端相连；所述中央处理器用于对由一级基站中的第一长距通信模块所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述中央处理器还将各种参数数据通过第二长距通信模块发送至一级基站；所述第四供电模块用于对第二长距通信模块、中央处理器和第三显示模块进行供电。进一步的，所述第一长距通信模块通过互联网或移动网与第二长距通信模块双向通信连接。更进一步的，所述第一长距通信模块和第二长距通信模块均为GPRS通信模块。本发明的有益效果如下I)、本发明中的测温元件为采用非接触式红外测温技术的温度传感模块，由于温度传感模块与高压设备接点以及其他设定温度监测点之间电气绝缘，非接触且非等电位装配，因此极大地提高了温度传感模块对电力系统上电和断电瞬间的瞬时脉冲的抗冲击能力，保障了测温系统的可靠运行。2)、本发明中的温度传感模块自身带有供电模块和处理器，以实现集成供电和信息处理；同时温度传感模块通过无线网络向外发送温度信息和报警信号，并通过无线网络获得由基站发送来的、且来自远程控制终端的配置参数信息，因此本发明中的温度传感模块无任何接插线缆，在最大程度上避免了影响高压设备的安全运行。3)、本发明中的二级基站和一级基站的功能之一是实现通信中继，也即一方面将温度传感模块采集到的温度信息和报警信号上传到远程控制终端处，另一方面则将远程控制终端的配置参数信息下发给温度传感模块；二级基站和一级基站的功能之二则是调度管理，其中一级基站轮询管理二级基站，而二级基站则调度管理各自下属的温度传感模块。采用二级基站和一级基站两层基站结构有以下两个优点一、拓展系统应用范围，保证安装在开关柜内的温度传感模块的信息传输；二、采用分层分区管理以提高整个测温系统的鲁棒性，以使得单个二级基站的故障不会影响整个测温系统的正常工作，而且由于各个温度传感模块被划分给不同的二级基站管理，在降低二级基站管理复杂度的同时还提高了测温系统配置的灵活性。4)、本发明中的远程控制终端不但方便管理人员实时查看测温系统的运行情况和配置测温系统的运行参数，同时也便于管理人员在发生报警时确认发出报警信号的温度传感模块的位置，也即便于确认发生温度异常的设备位置。5)、短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，就可以称为短距离无线通信。ANT无线网络是一种低功耗无线网络标准，相对于紫蜂(ZIGBEE)等短距通信网络，ANT无线网络具有更低的功耗，更快的开发应用，更快捷的开发应用周期以及无需为协议付费等优点；此外ANT无线网络的部署极为灵活，可以是点对点，星形，树形，乃至复杂的网状网络。因此本发明中的第一短距无线通信模块与第二短距无线通信模块均优先选用ANT/ANT+通信模块。6)、长距离通信技术包括INTERNET/INTRANET或专用光纤等长距离有线网络通信和长距离GSM/GPRS/3G无线网络通信。本发明中的第一长距通信模块和第二长距通信模块则优先选用GPRS通信模块。
7)、本发明结合了近距离无线网络通信和长距离网络通信的优点，从而使得本测温系统功能强大，经济实用且性能可靠。
图I是本发明的系统框图。图2是温度传感模块的 框图。图3是二级基站的框图。图4是一级基站的框图。图5是远程控制终端的框图。图中标记的含义如下I-温度监测点 2-温度传感模块 3-二级基站4-一级基站 5-远程控制终端 6-红外温度传感器7-第一处理器 8-第一短距无线通信模块 9-第一供电模块10-第二短距无线通信模块 11-第二处理器12-第一现场通信模块 13-第二供电模块14-第一显示模块 15-第二现场通信模块 16-第三处理器17-第一长距通信模块 18-第三供电模块 19-第二显示模块20-第二长距通信模块 21-中央处理器 22-第三显示模块23-输入模块 24-第四供电模块
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步地说明。参见图1，用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统包含若干组温度传感模块2、多个二级基站3、一个一级基站4和一个远程控制终端5。其中，温度传感模块2安装在配变电高压设备比如变压器、开关柜、闸刀、电缆等的电气接点处以及其他设定的温度监测点I处；二级基站3可接收其通信范围内的温度传感模块2所发送的温度信息和报警信息等数据并转发给一级基站4 ;远程控制终端5去用于接收不同变电站的一级基站4所发送来的温度信息和报警信息等数据，并对各变电站的一级基站4、二级基站3和温度传感模块2进行配置。图I中的实线表示有线通信网络，虚线表示无线通信网络。参见图2，温度传感模块2由红外温度传感器6、第一处理器7、第一短距无线通信模块8及第一供电模块9组成。红外温度传感器6采集的温度数据经过第一处理器7处理后，再由第一短距无线通信模块8通过ISM频段的无线信号将温度信息和/或报警信号发送给二级基站3。另一方面，温度传感模块2通过第一短距无线通信模块8接收二级基站3发送的参数数据，并将收到的参数数据保存在第一处理器7中以进行相应配置。参见图3，二级基站3由第二短距无线通信模块10、第二处理器11、第一现场通信模块12、第二供电模块13及第一显示模块14组成。二级基站3 —方面通过第二短距无线通信模块I0与温度传感模块2通信，接收温度传感模块2通过第一短距无线通信模块8发送来的温度数据和报警信号，所述温度数据和报警信号经过第二处理器11进行存储、统计和打包等处理后，再定时交由第一现场通信模块12通过工业总线、实时工业以太网或无线传感器网络等现场通信网络转发给一级基站4 ;另一方面，二级基站3通过第一现场通信模块12接收一级基站4下发的参数数据，配置后保存在第二处理器11中，再通过第二短距无线通信模块10下发至温度传感模块2。所述二级基站3保存的温度和参数信息都可以通过第一显示模块14实时显示。参见图4，所述一级基站4由第二现场通信模块15、第三处理器16、第一长距通信模块17 (无线通信模块或有线通信模块)、第三供电模块18及第二显示模块19组成。所述一级基站4 一方面通过第二现场通信模块15与二级基站3通信，接收由二级基站3的第一现场通信模块12转发来的温度数据和报警信号，由第三处理器16进行存储、统计和打包处理后，交给第一长距通信模块17通过宽带无线接入、移动通信或TCP/IP接入等长距离通信技术上传至远程控制终端5 ;另一方面，一级基站4通过第一长距通信模块17接收来自远程控制终端5的各种配置参数，经由第三处理器16进行配置和存储之后，在传输至第二现场通信模块15以下发给二级基站3。与二级基 站3 —样，一级基站4保存的温度和参数信息都可以通过第二显示模块19实时显示。如图5所示，所述远程控制终端5至少包括第二长距通信模块20、中央处理器21、第三显示模块22、输入模块23和第四供电模块24 ;远程控制终端5 —方面通过第二长距通信模块20接收来自不同变电站的一级基站4所发送来的温度数据和报警信号等信息，由中央处理器21进行存储、统计和打包处理；另一方面，远程控制终端5可以通过输入模块23人工输入或者采用其他手段输入和调整各种配置参数，且远程控制终端5通过第二长距通信模块20将各种配置参数下发至不同变电站的一级基站4。远程控制终端5保存的温度、报警和各种配置参数信息都可以通过第三显示模块22实时显示。本测温系统的各部分工作原理如下温度传感模块2通过红外温度传感器6采集接点处的温度，并将所得温度信息保存在第一处理器7中。当电力设备运行正常、接点无异常升温时，温度传感模块2按照规定的上报周期向二级基站3发送测量温度值；当电气设备出现异常，接点温度或温度上升速度超过阈值时，温度传感模块2立即向二级基站3发送实时报警信号也即警报信息。二级基站3再将收到的温度信息和警报信息传送至一级基站4处，一级基站4则通过长距离通信技术将温度信息和警报信息传送至远程控制终端5处。远程控制终端5对所收到的信息进行保存和处理，且远程控制终端5同时通过第三显示模块22显示出各个温度监测点的温度值，当有警报信息时，第三显示模块22则显示出发出报警信号的温度传感模块的编号或者温度异常设备的编号。所述远程控制终端5还可以人工或者采用其他手段输入和调整各种配置参数，以保持整个测温系统的高效稳定可靠的运行。
权利要求
1.一种用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于包括如下组成部分 温度传感模块(2)，用于采用非接触式红外测温技术监测设定温度监测点处的温度信息，并将探测到的温度信号和/或报警信号通过无线网络发送至基站处； 基站，用于接收由温度传感模块(2)发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至远程控制终端(5)处，所述温度传感模块(2)和基站之间以及基站与远程控制终端(5)之间为双向通信连接； 远程控制终端(5)，用于供管理人员实时查看整个测温系统的运行状况，并供管理人员实时配置测温系统的运行参数，当温度传感模块(2)发送报警信号时供管理人员确认发出报警信号的位置。
2.根据权利要求I所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述基站包括~■级基站(3)和一级基站(4),其中， 二级基站(3)，用于接收由温度传感模块(2)发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至一级基站(4)处；所述温度传感模块(2)与二级基站(3)以及二级基站(3)与一级基站(4)之间均为双向通信连接； 一级基站(4)，用于接收由二级基站(3)发送来的温度信号和/或报警信号，并将接收到的温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至远程控制终端处，所述一级基站与远程控制终端之间为双向通信连接。
3.根据权利要求2所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述温度传感模块(2)包括非接触式红外测温的红外温度传感器￠)、第一处理器(7)、第一短距无线通信模块(8)和第一供电模块(9)； 所述红外温度传感器(6)用于监测设定温度监测点处的温度信息，且红外温度传感器(6)的信号输出端与第一处理器(7)的信号输入端相连； 所述第一处理器(7)与第一短距无线通信模块(8)双向通信连接，且第一短距无线通信模块(8)还与二级基站(3)双向通信连接；所述第一处理器(7)用于对红外温度传感器(6)发送来的温度信息进行保存和处理，以通过第一短距无线通信模块(8)向二级基站(3)发出温度信号和/或报警信号，所述第一处理器(7)还对二级基站(3)发送来的参数数据进行保存和处理； 所述第一供电模块(9)用于对红外温度传感器(6)、第一处理器(7)和第一短距无线通信模块(8)进行供电。
4.根据权利要求3所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述二级基站(3)包括第二短距无线通信模块(10)、第二处理器(11)、第一现场通信模块(12)、第二供电模块(13)和第一显不模块(14)； 所述第二短距无线通信模块(10)与第一短距无线通信模块(8)双向通信连接，且第二短距无线通信模块(10)与第二处理器(11)双向通信连接； 所述第二处理器(11)与第一现场通信模块(12)双向通信连接，且第二处理器(11)的信号输出端与第一显不模块(14)的信号输入端相连，所述第一现场通信模块(12)还与一级基站(4)双向通信连接；所述第二处理器(11)用于对由温度传感模块(2)中的第一短距无线通信模块(8)所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述第二处理器(11)还对一级基站(4)发送来的参数数据进行保存和处理； 所述第二供电模块(13)用于对第二短距无线通信模块(10)、第二处理器(11)、第一现场通信模块(12)和第一显示模块(14)进行供电。
5.根据权利要求4所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述一级基站(4)包括第二现场通信模块(15)、第三处理器(16)、第一长距通信模块(17)、第二供电模块(18)和第二显不模块(19)； 所述第二现场通信模块(15)与第一现场通信模块(12)双向通信连接，且第二现场通信模块(15)与第三处理器(16)双向通信连接； 所述第三处理器(16)与第一长距通信模块(17)双向通信连接，且第三处理器(16)的信号输出端与第二显示模块(19)的信号输入端相连，所述第一长距通信模块(17)还与远程控制终端(5)双向通信连接；所述第三处理器(16)用于对由二级基站(3)中的第一现场通信模块(12)所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述第三处理器(16)还对远程控制终端(5)发送来的参数数据进行保存和处理； 所述第三供电模块(18)用于对第二现场通信模块(15)、第三处理器(16)、第一长距通信模块(17)和第二显示模块(19)进行供电。
6.根据权利要求5所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述远程控制终端(5)至少包括第二长距通信模块(20)、中央处理器(21)、第三显示模块(22)、输入模块(23)和第四供电模块(24)； 所述第二长距通信模块(20)与第一长距通信模块(17)双向通信连接，且第二长距通信模块(20)与中央处理器(21)双向通信连接；所述中央处理器(21)的信号输入端与输入模块(23)相连，中央处理器(21)的信号输出端与第三显示模块(22)的信号输入端相连；所述中央处理器(21)用于对由一级基站(4)中的第一长距通信模块(17)所发送来的温度信号和/或报警信号进行保存和处理，所述中央处理器(21)还将各种参数数据通过第二长距通信模块(20)发送至一级基站(4)； 所述第四供电模块(24)用于对第二长距通信模块(20)、中央处理器(21)和第三显示模块(22)进行供电。
7.根据权利要求4所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述第一短距无线通信模块(8)与第二短距无线通信模块(10)均为工作于433MHz 434. 79MHz、902MHz 928MHz、2. 4GHz 2. 5GHz 或 5. 725GHz 5. 875GHz 频段的通信模块。
8.根据权利要求7所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述第一短距无线通信模块(8)与第二短距无线通信模块(10)均为ANT/ANT+通信模块。
9.根据权利要求6所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述第一长距通信模块(17)通过互联网或移动网与第二长距通信模块(20)双向通信连接。
10.根据权利要求9所述的用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统，其特征在于所述第一长距通信模块(17)和第二长距通信模块(20)均为GPRS通信模块。
全文摘要
本发明属于测温技术领域，具体涉及一种用于高压设备电气接点的分布式红外在线测温系统。本测温系统包括用于监测设定温度监测点处的温度信息、并将温度信号和/或报警信号通过无线网络发送至基站处的温度传感模块；还包括用于接收温度信号和/或报警信号的基站，且基站将温度信号和/或报警信号通过有线网络或者无线网络发送至远程控制终端处；本测温系统还包括用于供管理人员实时查看整个测温系统的运行状况、并供管理人员实时配置测温系统的运行参数的远程控制终端。本测温系统不但能够实现对电气接点的全自动在线温度监测，同时本测温系统还通过非接触式测温方式实现了测温元件与高压线路之间的绝缘，保障了整个测温系统的可靠运行。
文档编号G01J5/00GK102620837SQ20121011146
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者万媛, 李立, 李臻, 苏志杰, 陈侃 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所