本實用新型涉及一種無源無線測溫設備，特別是一種基于互感的高壓隔離開關無源無線測溫設備，屬于輸變電設備技術領域。

背景技術：

隔離開關作為電力設備中使用量最大的一類開關設備，主要分為敞開式隔離開關、氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）中的隔離開關兩類，其工作可靠性與觸頭溫度有著密切的關系。在電網運行過程中，由于敞開式隔離開關的觸頭（導體）裸露在空氣中受外界環(huán)境影響較大，因接觸面不潔、觸頭氧化、電弧沖擊、機械變形松動、合閘不到位、過負荷等原因造成觸頭接觸條件惡化，最終導致觸頭過熱燒毀甚至停電的事故時有發(fā)生，嚴重影響電網的安全穩(wěn)定運行。資料顯示，隔離開關故障、缺陷中，發(fā)熱問題占60%以上，因此，必須對隔離開關的觸頭溫度進行測量，預防隔離開關的過熱性故障。

目前常用的測溫方法主要有紅外線測溫、光纖測溫、傳感器測溫等。紅外測溫技術多采用紅外成像儀，主要用于線路巡檢，但紅外線穿透力有限，通信距離短，在很大程度上限制了紅外成像儀的應用。光纖測溫將光纖纏繞在隔離開關動觸指或者靜觸桿的表面，通過光纖信號把高壓開關觸點的溫度信息傳給監(jiān)測中心。光纖測溫是有線通信方式，對于戶外高壓開關而言，存在安全隱患。傳感器測溫采用溫度傳感器檢測高壓觸點的溫度，主要采用熱電偶、熱電阻、半導體溫度傳感器等溫度監(jiān)測方法，傳統(tǒng)的熱電偶或熱敏電阻測溫方法技術成熟，性能可靠，但無源化和無線通信抗干擾能力的問題還有待解決。另外，高壓隔離開關所處電壓等級在35KV以上，嚴重干擾大多數檢測設備的電能供給，也極易造成電力設備的安全隱患；如用于開關類設備的溫度傳感器、振動傳感器等重要的檢測手段必須斷電使用，無法做到實時在線監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種高壓隔離開關無線測溫設備，實現(xiàn)高壓隔離開關觸頭溫度實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)隔離開關觸頭的異常發(fā)熱缺陷。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種高壓隔離開關無源無線測溫設備，包括數據集中處理器、無線測溫終端和感應取電裝置；

所述無線測溫終端用于測量高壓隔離開關的溫度，轉換為溫度數據后發(fā)送至數據集中處理器；

所述感應取電裝置與無線測溫終端相連，用于獲得并提供無線測溫終端的工作電能；

所述數據集中處理器用于收集處理每個無線測溫終端傳來的溫度數據，并將每個高壓隔離開關的溫度值與設置的安全值進行比較，若溫度值高于安全值，提示溫度異常。

所述無線測溫終端包括溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊；

所述溫度傳感器用于直接接觸高壓隔離開關，獲取溫度電學量；

所述溫度信息采集單元與溫度傳感器相連，用于接收溫度電學量并轉換為溫度數據；

所述無線通訊模塊與溫度信息采集單元相連，用于將所述溫度數據發(fā)送至數據集中處理器。

所述無線測溫終端設置有金屬外殼，所述溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊封裝于金屬外殼內部。

所述無線測溫終端與高壓隔離開關通過金屬綁帶固定連接。

所述溫度傳感器由鉑電阻、電阻保護外殼與傳感器導線構成；鉑電阻通過傳感器導線與所述溫度信息采集單元相連，且鉑電阻由電阻保護外殼封裝。

所述感應取電裝置包括取能互感器與取能電源模塊；

所述取能互感器用于從高壓隔離開關的導體上獲取電能，并傳輸給取能電源模塊；

所述取能電源模塊用于實時調節(jié)輸出至無線測溫終端的工作電能的大小，并將所述工作電能傳輸至無線測溫終端。

所述取能電源模塊包括整流濾波單元、取電調節(jié)保護單元與隔離穩(wěn)壓單元；

所述整流濾波單元與所述取能互感器相連，用于將電能的輸送形式由交流電轉換為直流電，并傳輸至取電調節(jié)保護單元；

所述取電調節(jié)保護單元用于實時調節(jié)并限制無線測溫終端的工作電能的大小，且與隔離穩(wěn)壓單元相連；

所述隔離穩(wěn)壓單元與無線測溫終端相連，用于將無線測溫終端與高壓環(huán)境隔離，并使輸出至無線測溫終端的工作電能保持穩(wěn)定。

所述取能互感器由環(huán)形金屬圈與取能互感器導線組成，取能互感器導線將環(huán)形金屬圈與取能電源模塊相連。

本實用新型通過無線測溫終端測量高壓隔離開關的溫度，解決光纖測溫等有線測溫方式的安全性問題。設有數據集中處理器，實現(xiàn)星型網絡拓撲，增加無線測溫終端與數據集中處理器之間的通信距離。數據集中處理器通過無線通訊方式接收各臺無線測溫終端溫度數據，并將溫度數據與設置的安全值進行比較，有效實現(xiàn)高壓隔離開關的實時測溫。組成一套完善的高壓隔離開關無源無線溫度實時監(jiān)控設備，實現(xiàn)高壓隔離開關溫度的智能化在線監(jiān)測、預警等功能，預防隔離開關的過熱性故障。本實用新型具有結構簡單、操作容易、實時性高等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的設備組成圖；

圖2是本實用新型感應取電裝置的原理圖；

圖3是本實用新型無線測溫終端與感應取電裝置安裝位置示意圖；

圖中：1. 無線測溫終端；2. 數據集中處理器；4. 取能互感器；5. 整流濾波單元；6. 取電調節(jié)保護單元；7. 隔離穩(wěn)壓單元；8. 感應取電裝置；9. 高壓隔離開關靜觸頭；10. 高壓隔離開關動觸頭；11.操動機構。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好地理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。

附圖3內的高壓隔離開關為單柱單/雙臂垂直伸縮式，另外還有雙柱水平旋轉、三柱水平旋轉式，根據運行習慣、變電站布置要求等選擇隔離開關的結構型式。通過調節(jié)操動機構11，使得高壓隔離開關動觸頭10上升，與高壓隔離開關靜觸頭9接觸，開關閉合；調節(jié)操動機構11，使得高壓隔離開關動觸頭10下降，與高壓隔離開關靜觸頭9分離，開關斷開。動靜觸頭均是被測對象隔離開關的導電部件，變電站初建時安裝。本實用新型的無線測溫終端可以在被測高壓隔離開關出廠前安裝上（對于新建變電站），也可以在變電站停電檢修時安裝到高壓隔離開關上（對于在運的老舊變電站）。

實施例1：

參照附圖1、附圖2與附圖3，本實施例由4臺無線測溫終端1、4臺感應取電裝置8和數據集中處理器2組成。無線測溫終端1包括溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊；溫度傳感器由Pt（鉑）電阻、塑料電阻保護外殼與傳感器導線構成；Pt電阻通過傳感器導線與溫度信息采集單元相連，且Pt電阻由塑料電阻保護外殼封裝。無線通訊模塊采用IEEE 802.11n通信協(xié)議，與溫度信息采集單元相連，用于將溫度數據發(fā)送至數據集中處理器2。無線測溫終端1設置有不銹鋼外殼，Pt電阻溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊統(tǒng)一封裝于金屬外殼內部。數據集中處理器2安裝在變電站主控室內，支持IEEE802.11n通信協(xié)議，用于收集處理每個無線測溫終端1傳來的溫度數據，并將每個高壓隔離開關的溫度值與設置的安全值進行比較，若溫度值高于安全值，提示溫度異常，實現(xiàn)在線監(jiān)測與預警。在無線測溫終端1的外部設置感應取電裝置8，用于獲得并提供無線測溫終端1的工作電能；感應取電裝置8包括取能互感器4與取能電源模塊3。其中取能互感器4由環(huán)形金屬圈與取能互感器導線組成，取能互感器導線將環(huán)形金屬圈與取能電源模塊3相連。取能電源模塊3由整流濾波單元5、取電調節(jié)保護單元6和隔離穩(wěn)壓單元7組成。整流濾波單元5與取能互感器4相連，用于將電能的輸送形式由交流電轉換為直流電，并傳輸至取電調節(jié)保護單元；取電調節(jié)保護單元6與隔離穩(wěn)壓單元7相連；隔離穩(wěn)壓單元7與無線測溫終端1的溫度信息采集單元相連，同時溫度信息采集單元通過電能導線將獲得的電能提供給溫度傳感器與無線通訊模塊。

本實施例測定電壓等級為252KV的單柱單/雙臂垂直伸縮式高壓隔離開關溫度：首先，使變電站處于停電檢修狀態(tài)，將4臺無線測溫終端1和4臺感應取電裝置8分別安裝到4個高壓隔離開關靜觸頭9上：調節(jié)操動機構11分離高壓隔離開關動觸頭10與高壓隔離開關靜觸頭9；將無線測溫終端1通過金屬綁帶（不銹鋼綁帶）綁定在高壓隔離開關靜觸頭9上，將感應取電裝置8安裝到高壓隔離開關靜觸頭9的另一側，并將取能互感器4的環(huán)形金屬圈穿過高壓隔離開關靜觸頭9的導體。

啟動變電站工作后，高壓隔離開關導電。根據高壓隔離開關的材料、結構等特點，通過數據集中處理器2設定高壓隔離開關靜觸頭9的溫度安全值。取能互感器4的環(huán)形金屬圈通過電磁互感的方式從高壓隔離開關靜觸頭9上獲取電能，并通過取能互感器導線將能量傳輸至取能電源模塊3的整流濾波單元5；整流濾波單元5將電能的輸送形式由交流電轉換為直流電，并傳輸至取電調節(jié)保護單元6。取電調節(jié)保護單元6通過電路實時調節(jié)并限制無線測溫終端1的工作電能的大小，吸收因雷擊等特殊情況引起的瞬間電流過載；隔離穩(wěn)壓單元7將無線測溫終端1與其周圍的高壓環(huán)境（高壓電磁場）隔離，并使輸出至無線測溫終端1的工作電能保持穩(wěn)定，確保在輸電導線電流不穩(wěn)定時仍能輸出穩(wěn)定的電壓。無線測溫終端1的溫度信息采集單元獲得隔離穩(wěn)壓單元7傳來的電能后，同時驅動溫度傳感器與無線通訊模塊工作。溫度傳感器的Pt電阻對高壓隔離開關靜觸頭9上的溫度進行感知，獲取溫度電學量后通過傳感器導線發(fā)送到溫度信息采集單元，溫度信息采集單元將溫度電學量轉換為溫度數據，并使無線通訊模塊通過IEEE802.11n無線傳輸協(xié)議將溫度數據發(fā)送至數據集中處理器2。數據集中處理器2收集來自各臺無線測溫終端1的溫度數據，處理后將每個高壓隔離開關的溫度值與設置的溫度安全值進行比較，若溫度值高于安全值，提示溫度異常，實現(xiàn)在線監(jiān)測與預警。

實施例2：

參照附圖1、附圖2與附圖3，本實施例由20臺無線測溫終端1、20臺感應取電裝置8和數據集中處理器2組成。無線測溫終端1包括溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊；溫度傳感器由Pt（鉑）電阻、塑料電阻保護外殼與傳感器導線構成；Pt電阻通過傳感器導線與溫度信息采集單元相連，且Pt電阻由塑料電阻保護外殼封裝。無線通訊模塊采用GPRS通信協(xié)議，與溫度信息采集單元相連，用于將溫度數據發(fā)送至數據集中處理器2。無線測溫終端1設置有不銹鋼外殼，Pt電阻溫度傳感器、溫度信息采集單元和無線通訊模塊統(tǒng)一封裝于金屬外殼內部。數據集中處理器2安裝在變電站主控室內，支持GPRS通信協(xié)議，用于收集處理每個無線測溫終端1傳來的溫度數據，并將每個高壓隔離開關的溫度值與設置的安全值進行比較，若溫度值高于安全值，提示溫度異常，實現(xiàn)在線監(jiān)測與預警。在無線測溫終端1的外部設置感應取電裝置8，用于獲得并提供無線測溫終端1的工作電能；感應取電裝置8包括取能互感器4與取能電源模塊3。其中取能互感器4由環(huán)形金屬圈與取能互感器導線組成，取能互感器導線將環(huán)形金屬圈與取能電源模塊3相連。取能電源模塊3由整流濾波單元5、取電調節(jié)保護單元6和隔離穩(wěn)壓單元7組成。整流濾波單元5與取能互感器4相連，用于將電能的輸送形式由交流電轉換為直流電，并傳輸至取電調節(jié)保護單元；取電調節(jié)保護單元6與隔離穩(wěn)壓單元7相連；隔離穩(wěn)壓單元7與無線測溫終端1的溫度信息采集單元相連，同時溫度信息采集單元通過電能導線將獲得的電能提供給溫度傳感器與無線通訊模塊。

本實施例測定電壓等級為252KV的單柱單/雙臂垂直伸縮式高壓隔離開關溫度：首先，使變電站處于停電檢修狀態(tài)，將20臺無線測溫終端1和20臺感應取電裝置8分別安裝到20個高壓隔離開關靜觸頭9上：調節(jié)操動機構11分離高壓隔離開關動觸頭10與高壓隔離開關靜觸頭9；將無線測溫終端1通過金屬綁帶（不銹鋼綁帶）綁定在高壓隔離開關靜觸頭9上，將感應取電裝置8安裝到高壓隔離開關靜觸頭9的另一側，并將取能互感器4的環(huán)形金屬圈穿過高壓隔離開關靜觸頭9的導體。

啟動變電站工作后，高壓隔離開關導電。根據高壓隔離開關的材料、結構等特點，通過數據集中處理器2設定高壓隔離開關靜觸頭9的溫度安全值。取能互感器4的環(huán)形金屬圈通過電磁互感的方式從高壓隔離開關靜觸頭9上獲取電能，并通過取能互感器導線將能量傳輸至取能電源模塊3的整流濾波單元5；整流濾波單元5將電能的輸送形式由交流電轉換為直流電，并傳輸至取電調節(jié)保護單元6。取電調節(jié)保護單元6通過電路實時調節(jié)并限制無線測溫終端1的工作電能的大小，吸收因雷擊等特殊情況引起的瞬間電流過載；隔離穩(wěn)壓單元7將無線測溫終端1與其周圍的高壓環(huán)境（高壓電磁場）隔離，并使輸出至無線測溫終端1的工作電能保持穩(wěn)定，確保在輸電導線電流不穩(wěn)定時仍能輸出穩(wěn)定的電壓。無線測溫終端1的溫度信息采集單元獲得隔離穩(wěn)壓單元7傳來的電能后，同時驅動溫度傳感器與無線通訊模塊工作。溫度傳感器的Pt電阻對高壓隔離開關靜觸頭9上的溫度進行感知，獲取溫度電學量后通過傳感器導線發(fā)送到溫度信息采集單元，溫度信息采集單元將溫度電學量轉換為溫度數據，并使無線通訊模塊通過GPRS無線傳輸協(xié)議將溫度數據發(fā)送至數據集中處理器2。數據集中處理器2收集來自各臺無線測溫終端1的溫度數據，處理后通過將每個高壓隔離開關的溫度值與設置的溫度安全值進行比較，若溫度值高于安全值，提示溫度異常，實現(xiàn)在線監(jiān)測與預警。

本實用新型采用溫度傳感器直接接觸高壓隔離開關獲取溫度電學量的方式，測量位置準、準確度高。

本實用新型的無線測溫終端設置在金屬外殼中，利用靜電屏蔽原理，確保內部模塊不受外界高壓電磁場的干擾。

本實用新型采用Pt作為溫度傳感器的電阻材料，直接接觸測溫，成本低，測溫高效。

本實用新型在電阻溫度傳感器外設置電阻保護外殼，抗高強度跌落和震動，防浸泡、防沖擊。

本實用新型采用感應取電裝置通過電磁感應的方式對無線測溫終端進行無源供電，運行穩(wěn)定可靠，對高壓導體電流變化具有很強的適應能力，具備短路及沖擊電流自我保護，可為無線測溫終端提供可靠的電源。

本實用新型的取能互感器設有環(huán)形金屬圈，實現(xiàn)互感取能效率最大化，體積小，安裝方便。

本實用新型感應取電裝置內設有整流濾波單元，將脈動的交流電轉換成平滑的直流電，有利于模塊工作穩(wěn)定。

本實用新型感應取電裝置內設有取電調節(jié)保護單元，吸收因雷擊等特殊情況引起的瞬間大電流，并且可以在短路及沖擊電流下實現(xiàn)自我保護，實現(xiàn)長期低熱耗穩(wěn)定運行。

本實用新型感應取電裝置內設有隔離穩(wěn)壓單元，將無線測溫終端與其周圍的高壓環(huán)境隔離，并使輸出至無線測溫終端的工作電能保持穩(wěn)定，確保在輸電導線電流不穩(wěn)定時仍能輸出穩(wěn)定的電壓。

本實用新型的技術效果在于：通過將無線測溫終端與感應取電裝置安裝在高壓隔離開關上，由感應取電裝置通過電磁互感的方式從高壓隔離開關上獲取電能，并提供給無線測溫終端，對高壓導體電流變化適應能力強，實現(xiàn)無線測溫的無源化，提高了安全性。無線測溫終端內的Pt電阻溫度傳感器與高壓隔離開關直接接觸，對于目前應用較多的非接觸、非實時監(jiān)測的紅外測溫方式來說，更加高效準確；相比光纖有線測溫方式，價格低廉，環(huán)境適應性強。通過數據集中處理器擴大與無線測溫終端的通信范圍，可以容納多臺終端同時進行測溫，實時性高。本實用新型適用于變電站高壓隔離開關的實時溫度監(jiān)控，具有精度高、低成本、直觀可靠以及安裝方便等優(yōu)點，市場廣闊，有著良好的經濟和社會效益。

以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。