專利名稱：電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力的需求也在不斷增加，現(xiàn)在人們的生活每時每刻都離不開對 電的需求，每次的電力故障都嚴(yán)重干擾了人們的正常生活和工作，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的飛 速發(fā)展，生產(chǎn)中的電氣自動化設(shè)備和生活中的電器設(shè)備的普及應(yīng)用，顯得保障安全供電尤為 重要，目前在全球各個國家和地區(qū)都把保障安全供電當(dāng)作一個永久課題在不斷的研究和探索， 也在不斷推出一些新的技術(shù)應(yīng)用到保障供電當(dāng)中。
在電網(wǎng)進(jìn)行供電時，主要由電力一次設(shè)備完成對各個電壓等級的負(fù)荷進(jìn)行電力輸送，而 溫度是考察一次設(shè)備安全運行的一個重要參數(shù)，對電力一次設(shè)備的溫度監(jiān)測就具有迫切性。
高壓電力架空電纜是輸送電的關(guān)鍵設(shè)備。在電網(wǎng)長期運行過程中，電纜觸點因老化或接 觸電阻過大而發(fā)熱，而這些發(fā)熱部位的溫度無法實時監(jiān)測，因此極易導(dǎo)致設(shè)備燒毀或突然停 電等事故。通過監(jiān)測觸點溫度的運行情況，可有效防止電纜燒壞，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 電力電纜多架設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，同時架設(shè)高度很高，無法進(jìn)行人工巡査測溫，通常的溫度測量 方法不能使用。
國外有一種開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)，將激光溫度傳感器置于開關(guān)柜內(nèi)容易過溫點，用于測 量溫度，電池預(yù)置于傳感器內(nèi)，為傳感器提供電源；溫度顯示屏裝于開關(guān)柜門上，用于顯示 傳感器傳來的開關(guān)引線接頭的溫度；用光纖連接激光溫度傳感器與溫度顯示屏。光纖是絕緣 的，不會減小電氣距離，滿足安全要求，但還存在以下缺點-
(1) 性能不可靠，由于傳感器的電源是用電池提供的，所以一旦電池失效，監(jiān)測就會中 斷，而更換電池需要開關(guān)柜停電，影響供電可靠性。
(2) 運行木穩(wěn)定，因為傳感器與溫度顯示屏之間采用光纖連接，檢修時光纜容易被碰斷。
(3) 安裝工作量大，需要改造原有開關(guān)柜。 國內(nèi)也有用于開關(guān)柜內(nèi)引線接頭的測溫裝置，其原理是在所測點溫度大于設(shè)定的溫度時，
裝置的彈簧接點閉合，啟動信號回路報警，但是無法定量測定準(zhǔn)確的溫度，無法記錄歷史數(shù)
據(jù)，不能掌握溫度變化趨勢。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系 統(tǒng)，它以無線測溫裝置為主體的溫度采集裝置，在遠(yuǎn)端就可以監(jiān)測到現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，大大 改善了電網(wǎng)的安全運行。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案-
一種電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，它采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由采集層、收集層 和監(jiān)測層組成；其中采集層包括若干個無線測溫裝置，各無線測溫裝置與被測物體連接；收 集層為若千個無線接收管理終端，各無線接收管理終端通過移動通訊GPRS方式與通信管理器 交換信息；監(jiān)測層為若干本地監(jiān)測計算機(jī)及至少一個調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫；各無線接 收管理終端與各無線測溫裝置間采用無線通訊方式連接；無線接收管理終端將收集到的各相 應(yīng)無線測溫裝置發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后通過通過移動通訊GPRS方式傳給通 信管理器，通信管理器通過RS485傳給相應(yīng)的本地監(jiān)測計算機(jī)以及調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)，本地 監(jiān)測計算機(jī)和調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，發(fā)出相應(yīng)的控制命令。
所述無線測溫裝置包括無線發(fā)射接收模塊I、 A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯接口 I、電源管理模塊I, 溫度傳感器安裝在測溫點上，同時溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器連接無線發(fā)射接收模塊I與天 線I連接，邏輯接口 I分別與可編程存儲器I、時鐘芯片、只讀存儲器連接，外電源I則分 別與溫度傳感器、電源管理模塊I、只讀存儲器、時鐘芯片、可編程存儲器I連接。
所述無線接收管理終端包括無線接收發(fā)射模塊II，無線接收發(fā)射模塊II與天線II連接； 邏輯接口 II則分別與可編程存儲器II、串行通信接口、地址開關(guān)連接，外電源II則與電源
管理模塊n、串行通信接口和可編程存儲器n連接。
所述調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)通過光纖與光通訊PCM設(shè)備連接，光通訊PCM設(shè)備與通信管理器 連接；通信管理器同時還與本地監(jiān)測計算機(jī)連接。
所述外電源I和外電源II均采用互感器或太陽能或電池中的至少一種。 所述無線發(fā)射接收模塊I和無線接收發(fā)射模塊II均為433MHz或355MHz無線模塊。 所述串行通信接口包括點對點傳輸通信串口和差分傳輸通信串口 。 所述地址開關(guān)為數(shù)字開關(guān)。 本實用新型采用分層分布式結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)組態(tài)的靈活性和功能配置方便性。系統(tǒng)整體 上分為采集層、收集層、監(jiān)測層三層。
采集層與收集層之間采用無線通訊方式，收集層與監(jiān)測層采用通訊網(wǎng)絡(luò)線相連。 采集層的無線測溫裝置將感溫元件采集到的被測物體的溫度通過無線通訊的方式發(fā)送給 收集層的無線接收管理終端，無線接收管理終端將收集到的各無線測溫裝置發(fā)送來的溫度數(shù) 據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后通過移動通訊GPRS方式傳給通信管理器，通信管理器通過RS-485 口及數(shù)據(jù)線傳給監(jiān)測層各本地監(jiān)測計算機(jī)，同時經(jīng)過光纖通道網(wǎng)傳給調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)，各 監(jiān)測計算機(jī)通過本系統(tǒng)的應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，記錄溫度越線時間及數(shù)值等，發(fā)出報警 信號。無線接收管理終端最大可管理500臺無線測溫裝置，當(dāng)無線測溫裝置數(shù)量超過500臺時需使用兩臺無線接收管理終端，此時兩臺無線接收管理終端需遙通過一臺通訊管理器將全部無線測溫裝置信息上送至監(jiān)測層各計算機(jī)。
本實用新型的有益效果-
1. 能對電力設(shè)備，特別是高壓架空電纜連接點的溫度進(jìn)行實時的全面監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備的運行溫度超過預(yù)設(shè)告警溫度值時，系統(tǒng)將自動警告，以便及時采取措施，保證電網(wǎng)安全可靠運行。
2. 本系統(tǒng)不存在人工測溫造成的誤差，其無限測溫裝置的感溫元件緊貼在被測接點的表面，精度高，可靠性強(qiáng)。
3. 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，智能化程度高。

圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為無線測溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為無線接收管理終端結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，l.采集層，2.收集層，3.監(jiān)測層，4.無線測溫裝置，401.無線發(fā)射接收模塊I,402.A/D轉(zhuǎn)換器,403.電源管理模塊I, 404.邏輯接口 I， 405。天線I， 406.溫度傳感器，407.外電源I， 408.只讀存儲器，409.時鐘芯片，410.可編程存儲器I， 411.測溫點，5.無線接收管理終端，501.無線接收發(fā)射模塊II ， 502.電源管理模塊II， 503.邏輯接口n, 504.天線II， 505.外電源11， 506.地址開關(guān)，507.點對點傳輸通信串口， 508.差分傳輸通信串口， 509.可編程存儲器II， 6.通信管理器，7.光通訊PCM設(shè)備，8.本地監(jiān)測計算機(jī)，9.調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)，IO.數(shù)據(jù)庫。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
圖l中，本實用新型采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由采集層l、收集層2和監(jiān)測層3組成；其中采集層1包括若干個無線測溫裝置4，各無線測溫裝置4與被測物體連接；收集層2為若干個無線接收管理終端5，各無線接收管理終端5與通信管理器6連接；監(jiān)測層3為若干本地監(jiān)測計算機(jī)8及至少一個調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)9和數(shù)據(jù)庫10;各無線接收管理終端5與各無線測溫裝置4間采用無線通訊方式連接(頻率為433MHz或355MHz);無線接收管理終端5將收集到的各相應(yīng)無線測溫裝置4發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過移動通訊GPRS方式傳給通信管理器6，通過通信管理器6傳給相應(yīng)的本地監(jiān)測計算機(jī)8以及調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)9，本地監(jiān)測計算機(jī)8和調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)9對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，發(fā)出相應(yīng)的控制命令。調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)9通過光纖與光通訊PCM設(shè)備7連接，光通訊PCM設(shè)備7與通信管理器6連接；通信管理器6同時還與本地監(jiān)測計算機(jī)8連接。
圖2中，無線測溫裝置4包括無線發(fā)射接收模塊I401、 A/D轉(zhuǎn)換器402、邏輯接口 1404、電源管理模塊I403，溫度傳感器406安裝在測溫點411上，同時溫度傳感器406與A/D轉(zhuǎn)換器402連接；無線發(fā)射接收模塊1401與天線1405連接，邏輯接口 1404分別與可編程存儲器1410、時鐘芯片409、只讀存儲器408連接，外電源1407則分別與溫度傳感器406、電源管理模塊I403、只讀存儲器408、時鐘芯片409、可編程存儲器1404連接。
圖3中，無線接收管理終端5包括無線接收發(fā)射模塊I1501,無線接收發(fā)射模塊I1501與天線II504連接；邏輯接口 11503則分別與可編程存儲器11509、串行通信接口、地址開關(guān)506連接，外電源II505則與電源管理模塊11502、串行通信接口和可編程存儲器II509連接。串行通信接口包括點對點傳輸通信串口 507和差分傳輸通信串口 508。地址開關(guān)506為數(shù)字開關(guān)。
外電源1407和外電源II505可為互感器/太陽能和電池聯(lián)合供電的方式，互感器/太陽能
一邊為系統(tǒng)供電，同時又給電池充電；或者為互感器供電方式。
無線發(fā)射接收模塊1401和無線接收發(fā)射模塊II501均為433MHz無線模塊?？删幊檀鎯ζ?404和可編程存儲器II509采用25AA1024芯片；時鐘芯片409采用DS1302;
只讀存儲器408采用AT24C256芯片天線1405和天線II504選用單端50歐天線；溫度傳感
器選用PTIOOO。
整個采集終端通過以上技術(shù)應(yīng)用，解決了溫度采集、溫度數(shù)據(jù)處理、溫度數(shù)據(jù)無線發(fā)送等等技術(shù)難題，實現(xiàn)了對電力一次設(shè)備關(guān)鍵部位的溫度實時監(jiān)測。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比-
(1) 現(xiàn)有的高壓接點溫度檢測一般采用紅外線間接測量的方法(如某些進(jìn)口可握式測溫儀)精度易受測點環(huán)境及表面狀態(tài)的影響，測量值與實際值誤差較大。并且只能測量能夠直視的地方，并要人工操作。本溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用直接測量的方法，準(zhǔn)確度高，不受環(huán)境因素影響，溫度傳感器使用國家標(biāo)準(zhǔn)的溫度傳感器，具有穩(wěn)定性高，互換性好，在整個工作范圍內(nèi)(-20-300°C)，具有良好的一致性等特點。檢測器測溫點可以任意選擇，而不受是否能夠"直視"的限制，更適合于新型封閉式的開關(guān)柜，不需人工操作，做到在線自動測量。
(2) 數(shù)據(jù)傳輸采取無線方式，既解決了高壓隔離問題又保證了數(shù)據(jù)不失真，不受強(qiáng)電場、磁場影響?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳采用移動通訊GPRS方式，不受環(huán)境的影響，無須架設(shè)通訊光纜。(3)為了保證高壓隔離，在高壓端工作的檢測器工作電源采用主回路工作電流感應(yīng)的方式取得，由于采用了獨特的電源電路使得主回路工作電流在大范圍內(nèi)變動時都能保證檢測器正常工作。
(4)所有溫度監(jiān)測點的值全部實時的反應(yīng)在上位機(jī)監(jiān)測軟件上，實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)測。同時如果出現(xiàn)溫度過高，監(jiān)測系統(tǒng)可以用不同的方式進(jìn)行報警，提醒用戶及時處理隱患，把故障消除在萌芽狀態(tài)，從而保障設(shè)備的安全可靠的運行，為企業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。
通過各工作站的聯(lián)網(wǎng)運行可組成一定區(qū)域范圍內(nèi)的電網(wǎng)運行狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實現(xiàn)
(a) 能實時精確到點的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各接點的運行溫度狀態(tài)。
(b) 全面監(jiān)控區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)架空線觸點的溫度狀態(tài)，為電網(wǎng)安全運行調(diào)度提供可靠依據(jù)，使事故防患于未然。
(c) 實時監(jiān)測每個監(jiān)測點溫度的數(shù)值，能長期保存架空線及電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)總體工作狀態(tài)分析及其它的管理提供科學(xué)依據(jù)。
性能特征-
無線測溫裝置能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍的溫度(-20。C 30(TC)采集無線測溫裝置適應(yīng)一次額定電流5 4000A。
通信采用無線發(fā)射接收方式，有效提高系統(tǒng)的安全性能，通信距離80m，無線測溫裝置能夠滿足各個測試點的安裝需要。響應(yīng)速度快，故障告警時間〈ls。
完善的事件報文處理，可以進(jìn)行文字和語音告警,并能夠?qū)?shù)據(jù)保存。友好的人機(jī)界面、漢字顯示、打?。荒軌?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行査詢、刪除、和繪制曲線操作。后臺通信方式靈活，配有RS485通信接口。
無線接收管理終端在有效無線接收范圍內(nèi)可同時管理500個無線測溫裝置。
安裝方便、維護(hù)量小、簡單實用、操作簡單。
無線測溫裝置
① 測溫方式為直接接觸測溫；無線測溫裝置的感溫器件與監(jiān)測點的器件直接緊密接觸
② 溫度數(shù)據(jù)傳輸方式為無線傳輸；無線測溫裝置的溫度數(shù)據(jù)是通過無線的方式發(fā)送到接收裝置(無線接收管理終端)
③ 無線測溫裝置 測溫范圍-20 30(TC;溫度采樣精度土3。C
④ 無線測溫裝置能夠安放在任何指定位置，并且安裝牢固，不會因操作機(jī)械震動或高溫而松動、損壞；⑤ 無線測溫裝置的安裝方式不影響正常的檢修工作，同時對安全絕緣間距不造成影響；
⑥ 無線測溫裝置能連續(xù)工作至少5年，無需維護(hù)。
⑦ 無線測溫裝置無線傳輸范圍到80米；(無線測溫裝置放置于封閉金屬高壓開關(guān)柜內(nèi)，通信距離20m，能確保信號正確傳輸)
⑧ 無線測溫裝置無線傳輸采用的低功率器件，在工作過程中不對其他無線通信裝置造成任何影響；
⑨ 無線測溫裝置溫度采集時間間隔可調(diào)。
權(quán)利要求1.一種電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，它采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由采集層、收集層和監(jiān)測層組成；其中采集層包括若干個無線測溫裝置，各無線測溫裝置與被測物體連接；收集層為若干個無線接收管理終端，各無線接收管理終端通過移動通訊GPRS方式與通信管理器連接；監(jiān)測層為若干本地監(jiān)測計算機(jī)及至少一個調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫；各無線接收管理終端與各無線測溫裝置間采用無線通訊方式連接；無線接收管理終端將收集到的各相應(yīng)無線測溫裝置發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后通過移動通訊GPRS方式傳給通信管理器，通信管理器通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳給相應(yīng)的本地監(jiān)測計算機(jī)以及調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)，本地監(jiān)測計算機(jī)和調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，發(fā)出相應(yīng)的報警信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述無線測溫 裝置包括無線發(fā)射接收模塊I、 A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯接口I、電源管理模塊I,溫度傳感器安裝 在測溫點上，同時溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器連接；無線發(fā)射接收模塊I與天線I連接，邏輯 接口 I分別與可編程存儲器I、時鐘芯片、只讀存儲器連接，外電源I則分別與溫度傳感器、 電源管理模塊I、只讀存儲器、時鐘芯片、可編程存儲器I連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述無線接收 管理終端包括無線接收發(fā)射模塊II,無線接收發(fā)射模塊II與天線II連接；邏輯接口 II則 分別與可編程存儲器II、串行通信接口、地址開關(guān)連接，外電源II則與電源管理模塊II、 串行通信接口和可編程存儲器II連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)度端監(jiān) 測計算機(jī)光纖與光通訊PCM設(shè)備連接，光通訊PCM設(shè)備與通信管理器連接；通信管理器同時 還與本地監(jiān)測計算機(jī)連接。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述外電 源I和外電源II均采用互感器或電池供電。
6. 如權(quán)利要求2或3所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述無線 發(fā)射接收模塊I和無線接收發(fā)射模塊II均為433MHz或355MHz無線模塊。
7. 如權(quán)利要求3所述的電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述串行通信 接口包括點對點傳輸通信串口和差分傳輸通信串口。
專利摘要本實用新型公開了一種電力架空電纜觸頭溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)。它以無線測溫裝置為主體的溫度采集裝置，在遠(yuǎn)端即可監(jiān)測到現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，大大改善了電網(wǎng)的安全運行。其結(jié)構(gòu)為它采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由采集層、收集層和監(jiān)測層組成；采集層包括若干個無線測溫裝置，各無線測溫裝置與被測物體連接；收集層為若干個無線接收管理終端；監(jiān)測層為若干本地監(jiān)測計算機(jī)及至少一個調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫；無線接收管理終端將收集到的各相應(yīng)無線測溫裝置發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后通過移動通訊GPRS傳給通信管理器，通信管理器傳給相應(yīng)的本地監(jiān)測計算機(jī)以及調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)，本地監(jiān)測計算機(jī)和調(diào)度端監(jiān)測計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，發(fā)出相應(yīng)的報警信號。
文檔編號G01K1/02GK201413196SQ20092002672
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者昆 劉, 劉正堂, 張偉忠, 張順海, 殷炳來, 高洪鳳 申請人:山東省科學(xué)院自動化研究所