专利名称：输电设备接点温度传感装置的制作方法
技术领域：
本发明提出的是输电领域的设备，具体地说是输电设备接点温度传感装置。
背景技术：
随着国民经济的高速发展，国民经济运行对电力能源供应的依赖越来越大，高压、特高压骨干输电网的安全运行直接关系到整个电网的安全运行，更是关乎国家经济安全和社会稳定。电力输电线路分布广，设备的检测、检修需要大量的人力、物力。设备温度参数是表征设备健康状态的重要参数，也是例行巡检必测指标，设备运行温度能及时反映设备的运行状况，为设备的试验与检修提供可靠的依据。输电线路中的导体部分的金具、导线、接头等接点处可能因为会氧化腐蚀、接头松动等原因导致发热，从而影响到了电力系统安全和送电性能。在目前输电线路巡线作业中， 巡线员每月一次进行例行巡检，一般是当接头外观变化时，使用远红外装置进行温度测量，测量完成后将数据分析换算从而得到是否超标，整个过程相对复杂，对人工的依赖程度较大，且在测量和换算环节容易出现误差或错误。当负荷即将发生或已发生重大变化时，需要巡线员进行特巡，工作量大，时效性弱。因此，在输电线路巡线作业中，急需一种能够准确测量关键点温度，实时反映温度是否超限，同时减免巡线员工作量的有效技术手段。近年来，数字化无线通信技术的不断进步，应用也越来越广泛。从技术和材料角度，我们有可能将传感器、微处理器、射频传输芯片、电池等集成在一个非常小的封装内，制成一个智能无线传感器，使得过去我们很难解决的问题变得简单易行。同时，微波数字无线射频技术近年来取得了巨大进步，无线数字通讯技术的发展得益于多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。目前在国内电力系统领域中对输变电一次设备温度检测主要采用的是红外热像仪方式，理论上该方法可测量O 200°C之间温度，基本误差为土(l%xt + 0.5%)，准确度较高，但实际工作中，由于受现场环境、气象因素、测量角度及操作方法的影响，测量精度和有效性往往与理论值存在差距。同时，近距离靠近目标设备测量会给巡检人员自身带来安全隐患，手动记录数据会降低工作效率及数据的准确性，功能扩展性较差等因素使得红外技术在当前背景的应用中产生了局限性。一般无线传感网测温系统工作原理无线温度传感器直接安装在被监测设备附近或之上，每个传感器都具有唯一 ID，实际安装时要记录监测点物理位置，并一起录入主机数据库中。传感器定时启动测量和发送被监测点状态数据，这些数据通过无线信道传输到基站将数据上传至主机。主机具备监测数据汇集、图形化展示、阀值比较、监测预警、标准化数据通信等功能，实现设备状态智能在线监测。输电线路巡视用接点传感测温装置系统工作原理每个无线传感器都有唯一的ID，将监测点的实际物理地址和传感器ID—一对应，录入手持采集终端中。无线温度传感器能够实时记录监测数据的最高温度、最低温度及其发生的时刻，当手持采集终端靠近被测点时，无线传感器将记录测量数据结果会发送到手持采集终端外置无线数据传输基站上，该外置无线数据传输基站会自动应答，并将该无线传感器的发送时间、身份ID号、用户ID号、电池容量等信息记录到手持外置无线数据传输基站的FLASH (临时)存储器中，经过二进制转换，再将数据导入手持终端后台软件上，又后台软件对这些数据进行分析处理，形成巡检报告，对可能的故障及时给出提示，为定期检修提供技术支持。经过对两个不同系统的原理工作工程分析可知，手持采集终端就是将一般无线传感网的监控主机系统与数据传输基站有效结合起来，从而实现对设备进行无线测温。另外，一般无线传感器自身不能实时记录监测数据的最高温度、最低温度及其发生的时刻，而输电线路温度智能巡检系统无线传感器可以支持。
发明内容
为了实现电力设备接点温度的监测，本发明提出了一种输电设备接点温度传感装置。该装置通过无线温度传感器和手持采集终端的结合，并通过数据传输基站将数据信号传送给监控计算机，解决电力设备温度传感监测的技术问题。·本发明解决技术问题所采用的方案是无线温度传感器与手持采集器网络连接，手持采集器所采集的温度信息通过数据传输基站传输给监控计算机。积极效果，由于本发明由无线温度传感器和手持采集终端组成温度检测装置，并通过数据传输基站发送给监控计算机，所以能够及时有效地检测电力设备温度状态，并通过网络进行系统记录与监测，以便及时发现问题而解决问题，防止输电设备温度过高导致事故的发生。适宜作为输电设备以及电力设备接点温度监控装置应用。
图I为本发明无线温度传感器与手持采集器信号连接示意图
图2为本发明无线温度传感器、手持采集器、数据传输基站与监控计算机信号连接示
意图
图中，I.监控计算机，2.数据传输基站，3.无线温度传感器，4.手持采集器。
具体实施例方式据图所示，无线温度传感器3与手持采集器4网络连接，手持采集器所采集的温度信息通过数据传输基站2传输给监控计算机I。所述手持采集器由平板电脑和USB外置数据传输基站构成。本发明装置的配置
I、该装置配备8. 4寸TFT SVGA多点触控屏幕、USB2. O接口、耳机插孔和整合式麦克风，并具有蓝牙传输、GPS定位系统、手写输入及无线上网功能。以锂电池供电。2、手持采集终端是由将数据传输基站外置模块接在手持设备的USB接口上，从而将信号采集设备和监控主机结合，利用3G或以太网方式进行网络连接。3、无线温度传感器由一个2. 45GHz的无线发信机和MCU组成。无线温度传感器采用扩频工作模式，瞬时通讯速率为1Mbps，由于采用了扩频通讯机制，在一个无线数据传输基站的有效作用范围内可以同时容纳65536个甚至更多的无线温度传感器，实现了长距离(>200米)高可靠的高速无线数据通讯。4、采用平面安装或曲面位置的安装平面安装时，将本装置固定在温度监控点的平面上。曲面安装时，采用保型抱箍的方式安装，抱箍的材质必须是非磁性的青铜或不锈钢材料，并且应该是带弹性的紧固，避免刚性紧固热胀冷缩后松弛。5、本装置采用高增益天线，读传感器距离达到>100米范围，能够完全满足用户要求，有利于减小无线温度传感器的功耗。由于2. 45GHz频段的背景噪声比较低，有利于提高接收机的灵敏度从而实现以较小的功率和合理的价格满足使用要求。6、手持采集终端之间相互独立，互不干扰，只要在通讯传输距离范围内，就能够同时采集接受无线传感器上的数据。7、手持终端之间的信息同步及信息汇总，利用3G或以太网方式进行网络连接，通过软件实现端到多端的之间数据通讯、同步及信息汇总。 需要解决的技术问题
I、网络安全性电力系统的安全关系到国计民生，无线传感器网络的安全在电力系统尤为重要。2、传感器的超长寿命由于电力系统用传感器的维修和更换都是异常困难的，所以期望传感器的寿命与被测设备的寿命一致达到20年左右，这对传感器设计来说是一个挑战。3、高电压环境下传感器的高可靠性由于电力系统用传感器的通常都安装在超高电磁场环境下、高温、高湿等严酷工作环境下，其防护设计和可靠性设计是一个严重的挑战。4、复杂电磁环境下的可靠通讯在变电站、输电线路、用户电表箱等环境下都存在强电场干扰、金属物品众多，造成多经和衰落现象严重，对通讯的可靠性造成严重困扰。5、高效率的网络通信协议对于在电力系统应用的无线传感器，电池寿命是一个关键问题，影响电池寿命的主要方面是网络通信协议、被测目标属性和传感器工作模式。被测目标属性无法改变，传感器工作模式通常已经充分优化，所以很大程度上网络通信协议会极大的影响传感器的电池寿命。本发明的工作过程及设计要点
I、无线温度传感器存储。在满足手持无线温度采集终端收集及分析处理测温数据同时基础上，增加易用性、线路技术参数和数据管理分析功能，更好的方便巡检专用。研究无线温度传感器自身存储功能，通过手持无线温度采集终端，实时掌握被测输电线路接点的温度。2、手持采集终端易用性及数据分析处理。手持机具有外温和设备接点温度的即时显示功能，可根据负荷变化情况了解温度的变化等。手持机具有外温和设备接点温度的即时显示功能；具有输电线路条图等一些技术参数和数据编辑功能。后台数据处理、分析、周期性比对功能等。照相及手工书写记事功能。3、无线传感网电力应用的电磁兼容性无线传感器对电力二次设备的干扰，无线传感器网对电力二次设备的干扰主要是无线传感器网络的射频干扰，针对不同应用场景，采取不同的措施来保证电网二次设备的可靠运行。无线传感器网络产品的全部射频指标必须达到以下标准要求GB/T 6113. 2-1998无线电骚扰和抗干扰度测量方法。GB9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法。避免干扰所有无线电收发信设备不能过于接近，以免形成阻塞干扰。输电线路应用由于输电线路上基本没有二次设备，所以，在此应用场景只要满足上述标准就不会对其他设备形成干扰，可以正常使用。主要措施是限制辐射功率和相对敏感设备的安装距离，限制无线传感器安装位置，敏感位置在不能证明是安全无害的情况下不能安装。电力设备对无线传感器网络通信的干扰在电力系统应用中，通讯可靠性问题是由多种因素影响造成的，针对不同原因采取不同的技术手段或多种手段同时应用解决。针对穿透性问题在开关电柜等应用中，只要是屏蔽效应导致信号损耗大，选择合适的工作频率，利用电气柜的绝缘窗口为电波泄漏窗口，可以减小信号衰减，实测表明，
2.4GHz频段可以适用于大多数电气柜，信号在衰减在可接受的范围内。针对衰落问题由于变电站金属设备众多庞杂，造成变电站内的场强分布及不均匀和不稳定，为了保证通讯的可靠性，可以在手持采集终端采用多通道、多天线以空间分集 技术以实现抗衰落。针对强电磁场干扰问题选择干扰场强弱的可用频段，采用抗干扰能力强的DSSS调制样式和基于认知无线电技术的智能化频谱管理技术，动态选择干扰弱的频点进行天线，但由于传感器是分布在不同物理位置的，所以其干扰场强也不尽相同，所以选择通信频点时还要采取有效的协调机制和差错控制机制。无线传感器高可靠性
可靠性设计应用军工产品可靠性设计技术和全寿命周期管理技术，通过分析产品设计的各环节和各零部件的特性，使用已有的大量可靠性设计数据，通过优化设计和薄弱原件补强、并联和冷、热备份等设计方法，并计算机仿真设计和计算机可靠性验证，确保产品达到设计寿命和使用寿命。高电压环境下的加固措施除了采用上述设计、验证方法外，针对电力系统的高电磁场环境做特别的设计，采用金属全封闭外壳等电位技术应对强电磁场、高湿和太阳紫外线辐射，对裸露在高电磁场环境的天线等部件采取防静电保护设计和工频干扰抑制设计，采用耐高温锂亚电池和工业级、军品级元器件应对高温工作环境，采用这些技术手段以保证传感器可在严酷的高电压环境下可靠工作。高效率的网络通信协议节点与手持采集终端间采用单跳通信模式，为减少节点功耗，所以必须提高通信的效率，我们改进了手持采集终端的的天线设计，采用高增益的天线和多信道分集技术，有效的提高了通信距离和提高了抗衰落能力，实现了 Odbm通信距离大于IOOm (开阔地)，远远优于目前该频段一般无线电通信的水平(蓝牙10m)，通信效率的提高也意味着用更少的能量消耗来传输更多数据到更远的目标节点，也就是减少了节点功耗。节点发送数据是其功耗最大的环节，要节省功耗一是降低发射功率，但这会影响信号传输距离，另一个办法就是减少发射时间，也就是提高通信速率，这个办法更为有效。为了提高通信速率，选择调制样式很重要，虽然在给定的带宽内多相调制(16PSK)、OFDM等调制样式具有更高的通信速率，但考虑到信噪比、链路预算、系统复杂度等因素，GFSK是最具有效率的调制样式，所以本系统采用了高效率的GFSK调制样式，实现2MBPS的高速率通信，完成一帧通信的时间小于200uS，从而大大压缩了发射机的工作时间，提闻了节点的占空比，大幅度降低了节点的功耗。建立输电线路测温试点区域，部署该装置系统，实现指定区域范围输电线路设备上接点的温度信息的采集。I)可全方位监测部署输电线路相关设备接点上的温度状态，避免敏感温度监测点的遗漏，而造成的安全隐患和经济损失；
2)无线温度传感器自带数据存储功能，最终可实现通过手持无线温度 采集终端获取到上一次巡检到当前巡检的测温数据，并分析出最高值、最低值，提前预知因输变电设备温度过高带来的安全隐患；
3)通过手持无线温度采集终端GPS定位，可以查看搜索当前被测点线路位置、名称、电压等级、杆塔号等信息，确保巡线数据的可靠性和可用性，并对巡线全程进行规范和监督；
4)手持机具有外温和设备接点温度的即时显示功能，可根据负荷变化情况了解温度的变化等。手持机具有外温和设备接点温度的即时显示能够；
5)具有输电线路条图一些技术参数和数据编辑功能。后台数据处理、分析、周期性比对功能等。照相及手工书写记事功能。
权利要求
1.输电设备接点温度传感装置，其特征是无线温度传感器(3)与手持采集器(4)网络连接，手持采集器所采集的温度信息通过数据传输基站(2 )传输给监控计算机(I)。
2.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是所述手持采集器由平板电脑和USB外置数据传输基站构成。
3.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是该装置配备8.4寸TFT SVGA多点触控屏幕、USB2. O接口、耳机插孔和整合式麦克风，并具有蓝牙传输、GPS定位系统、手写输入及无线上网功能，以锂电池供电。
4.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是手持采集终端是由将数据传输基站外置�？榻釉谑殖稚璞傅腢SB接口上，从而将信号采集设备和监控主机结合，利用3G或以太网方式进行网络连接。
5.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是无线温度传感器由一个2. 45GHz的无线发信机和MCU组成；无线温度传感器采用扩频工作模式，瞬时通讯速率··为1Mbps，由于采用了扩频通讯机制，在一个无线数据传输基站的有效作用范围内可以同时容纳65536个甚至更多的无线温度传感器，实现了 >200米长距离高可靠的高速无线数据通讯。
6.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是采用平面安装或曲面位置的安装，平面安装时，将本装置固定在温度监控点的平面上；曲面安装时，采用保型抱箍的方式安装，抱箍的材质必须是非磁性的青铜或不锈钢材料。
7.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是本装置采用高增益天线，读传感器距离达到>100米范围。
8.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是手持采集终端之间相互独立，互不干扰。
9.根据权利要求I所述的输电设备接点温度传感装置，其特征是手持终端之间的信息同步及信息汇总，利用3G或以太网方式进行网络连接，通过软件实现端到多端的之间数据通讯、同步及信息汇总。
全文摘要
本发明提出的是电源接点传感装置。无线温度传感器与手持采集器网络连接，手持采集器所采集的温度信息通过数据传输基站传输给监控计算机。由于本发明由无线温度传感器和手持采集终端组成温度检测装置，并通过数据传输基站发送给监控计算机，所以能够及时有效地检测电力设备温度状态，并通过网络进行系统记录与监测，以便及时发现问题而解决问题，防止输电设备温度过高导致事故的发生。适宜作为输电设备以及电力设备接点温度监控装置应用。
文档编号G01K1/02GK102890856SQ20121033821
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者刘胜友, 王志宏, 孙涛, 施瑞冬, 才源, 王海波, 赵凤才, 万太峰, 韩汝军, 张立国, 李军, 吕广占, 赵广忠 申请人:辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司, 国家电网公司
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