專利名稱：一種電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及在線紅外測溫裝置。
背景技術(shù)：
目前隨著中國工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的提高，電力設(shè)備從故障后搶修逐步過渡到預(yù)防性檢修已經(jīng)成為發(fā)、供、用電行業(yè)關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜、母線接頭、室內(nèi)外刀閘開關(guān)等重要設(shè)備，在長期運(yùn)行過程中，出現(xiàn)表面氧化腐蝕、緊固螺栓因熱脹冷縮松動，觸點(diǎn)和母線排連接處老化等問題，導(dǎo)致接觸電阻增大，而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，負(fù)荷越來越大，這些都極易引起具備設(shè)備溫升過高，如得不到及時解決將使絕緣部件性能降低，甚至導(dǎo)致?lián)舸?，造成惡性事故，從而造成重大?jīng)濟(jì)損失。近年來，在電廠和變電站已發(fā)生多起開關(guān)過熱事故，造成火災(zāi)和大面積停電事故，解決開關(guān)過熱是杜絕此類事故發(fā)生的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)溫度在線監(jiān)測是保證高壓設(shè)備安全的重要手段?，F(xiàn)在經(jīng)常使用的設(shè)備發(fā)熱監(jiān)視方法主要有:在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內(nèi)溫度；通過異常氣味發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱；通過異常音響發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱等。粘貼測溫蠟片是室外接頭常用的測溫法，用在封閉柜內(nèi)有很大局限性，大部分接頭通過柜門的觀察窗看不至IJ，只能在開關(guān)停電檢修時檢查接頭有無過熱情況，對預(yù)防事故作用不大。手摸柜門的方法可大概判斷溫度有無異常，但是這種方法具有很大的隨意性與偶然性，而且由于個人感覺的差異，相同情況也會有不同判斷。當(dāng)有過熱的接頭時，一定會有異常氣味或者異常聲音，特別是連接電流互感器的接頭發(fā)熱時，可以發(fā)出強(qiáng)烈的異常氣味，工作人員可根據(jù)氣味的來源作出進(jìn)一步的判斷。總之，通過綜合應(yīng)用以上幾種方法可以大概判斷開關(guān)柜內(nèi)有無接頭發(fā)熱故障，但是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)，對無人值班的變電站、開閉站無實(shí)用價(jià)值。常規(guī)的熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等測溫方式，需要金屬導(dǎo)線傳輸信號，在高壓環(huán)境下絕緣性能不能保證容易導(dǎo)致各種事故的發(fā)生。光纖式溫度測溫儀采用光纖傳遞信號，其溫度傳感器安裝在帶電物體的表面，測溫儀與溫度傳感器間用光纖連接。光纖具有易折，易斷、不耐高溫。積累灰塵后易使絕緣性降低，且在柜內(nèi)布線難度較大，造價(jià)高。非接觸紅外測溫技術(shù)可快速方便地測量物體的表面溫度，不需要機(jī)械地接觸被測物體而快速測得溫度讀數(shù)，能可靠地測量熱的、危險(xiǎn)的或難以接觸的物體，而不會污染或損壞被測物體。紅外測溫有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了重要的作用。一切溫度高于絕對零度(-273攝氏度)的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射特性(輻射能量的大小)及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。紅外位于可見光和無線電波之間，紅外波長常用微米表示，波長范圍為0.7微米一 1000微米，實(shí)際上，0.7微米一 14微米波帶用于紅外測溫。[0008]光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照其內(nèi)部的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發(fā)射率、視場、光學(xué)分辨率(光斑的距離和光斑的位置)。發(fā)射率一所有物體會反射、透過和發(fā)射能量，只有發(fā)射的能量能指示物體的溫度。自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)、材料厚度、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體，必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率，該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于I的數(shù)值之間。黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為I。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。視場一確保被測目標(biāo)大于儀器測量時的光斑尺寸，目標(biāo)越小，就應(yīng)離它越近。當(dāng)精度特別重要時，要確保目標(biāo)至少2倍于光斑尺寸，建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場，背景輻射能量就會進(jìn)入測溫儀，干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。光學(xué)分辨率——紅外測溫的光學(xué)系統(tǒng)從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器上，光學(xué)分辨率定義為測溫儀到目標(biāo)的距離與被測光斑直徑S之比(D:S)。比值越大，測溫的分辨率越高，被測光斑尺寸也就越小。紅外光學(xué)的最新改進(jìn)是增加了硅透鏡的近焦特性，可對小目標(biāo)區(qū)域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備接頭測溫的電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置。為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:所述測溫裝置包括一個或多個無線測溫模塊、信號接收模塊和后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊，所述無線測溫模塊包括互相連接的紅外測溫探頭、無線通信模塊和控制電路，所述信息接收模塊和無線測溫模塊、后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊通過無線通信網(wǎng)絡(luò)相連。通過以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型使用的時候，能夠通過無線測溫模塊中的紅外測溫探頭，探測高壓設(shè)備的溫度并傳輸?shù)叫畔⒔邮漳K，實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備溫度是否過高的在線監(jiān)測。本實(shí)用新型采用空間隔離的方法，通過紅外測溫探頭探測溫度并通過無線信號傳送給系統(tǒng)，具有隔離徹底、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠等特點(diǎn)。本實(shí)用新型不需要在復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下增加額外的線路，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，使系統(tǒng)的安全性、靈活性得到極大提高。

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
[0017]本實(shí)用新型包括一個或多個無線測溫模塊1、信號接收模塊2和后臺管理主機(jī)模塊3和/或顯示模塊4，所述無線測溫模塊包括互相連接的紅外測溫探頭11、無線通信模塊和控制電路，所述信息接收模塊2與無線測溫模塊1、后臺管理主機(jī)模塊3和/或顯示模塊4通過無線通信網(wǎng)絡(luò)相連。[0018]所述信息接收模塊2與后臺管理主機(jī)模塊3與通過以太網(wǎng)絡(luò)或GPRS相連。[0019]本實(shí)用新型還包括GPRS短信報(bào)警模塊。[0020]所述無線測溫模塊I是數(shù)據(jù)收集單元，完成測點(diǎn)的溫度采集和放送。所述紅外測溫探頭11包括光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、信號放大器及信號處理，所述控制電路為MCU主控電路。安裝時，無線測溫模塊I被安裝到高壓開關(guān)柜內(nèi)或室外，與被測點(diǎn)保持一定距離，所述紅外測溫探頭11指向母線接頭、室內(nèi)外刀閘開關(guān)等接頭處，所述無線測溫模塊I每隔一定時間，通過紅外測溫探頭11檢測一次觸點(diǎn)溫度，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息無線上報(bào)給信息接收模塊2。所述紅外測溫探頭11固定安裝于距離被測點(diǎn)0.5^1米的位置。一個無線測溫模塊I內(nèi)可以設(shè)有一個紅外測溫探頭11，也可以設(shè)有三個紅外測溫探頭11，適用于不同需求。無線通信模塊具有自組網(wǎng)通信能力，主要完成與信息接收單元2的數(shù)據(jù)傳輸。所述無線測溫模塊I支持12V直流供電或電池供電。[0021]所述信號接收模塊2接收來自于多個無線測溫模塊I的各類無線數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)或GPRS通道向后臺管理主機(jī)模塊3傳輸。由于采用無線通信技術(shù)組網(wǎng)，因此一個信號接收模塊2可以接收和管理多個無線測溫模塊1，并且可以實(shí)現(xiàn)即插即用，具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性。用戶可以方便地增加或減少，增加或減少無線測溫模塊I不需要進(jìn)行任何配置，使用方便靈活。[0022]本實(shí)用新型還包括顯示模塊4。在沒有后臺管理主機(jī)模塊3時，顯示模塊4可以獨(dú)立使用，支撐整個應(yīng)用。具體來說，顯示模塊4包括顯示器41以及內(nèi)部的顯示軟件，該顯示軟件包括實(shí)時數(shù)據(jù)采集和顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢，歷史曲線，報(bào)警開出、設(shè)定監(jiān)測顯示單元自身的報(bào)警定值等。它主要方便現(xiàn)場維護(hù)人員的查詢。所述顯示模塊4可選配。[0023]本實(shí)用新型還包括后臺管理主機(jī)模塊3。該主機(jī)模塊3是設(shè)于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制主機(jī)上、基于計(jì)算機(jī)組態(tài)技術(shù)和Web查詢的應(yīng)用系統(tǒng)。多個信號接收模塊2以以太網(wǎng)絡(luò)或GPRS的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制主機(jī)。該遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制主機(jī)以組態(tài)的方式顯示各測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)，歷史 數(shù)據(jù)，報(bào)警信息等。所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制主機(jī)上設(shè)有控制軟件，該控制軟件對所接收到的來自信號接收模塊2的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)超過警戒的溫度或探頭故障則即時報(bào)警。[0024]本實(shí)用新型還可以包括GPRS短信報(bào)警單元，當(dāng)無線測溫模塊I檢測到溫度異常信息時，通過GPRS短信報(bào)警單元向指定號碼發(fā)送報(bào)警信息。[0025]本實(shí)用新型采用先進(jìn)的數(shù)字化及無線傳輸技術(shù)，紅外測溫技術(shù)、獨(dú)特的絕緣性能，使用方便經(jīng)濟(jì)。無論是安裝、運(yùn)行、維修都會高度安全、可靠。不會對一次設(shè)備產(chǎn)生任何干擾和影響。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可方便擴(kuò)展與其它系統(tǒng)互連，費(fèi)用低廉，安裝靈活。從溫度信息采集到數(shù)據(jù)處理、顯示、通信自成系統(tǒng)，可與電力系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)相連接，也可和電力系統(tǒng)的局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)相連接，融入電力自動化綜合控制系統(tǒng)。[0026]本實(shí)用新型根據(jù)我國電力系統(tǒng)的實(shí)際需要而設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)在電力安全運(yùn)行、維護(hù)領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用價(jià)值和市場前景的新型高科技產(chǎn)品。產(chǎn)品可運(yùn)用于電力設(shè)備在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)中，為電力設(shè)備由“故障檢修”變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”提供可靠依據(jù)。本實(shí)用新型采用了先進(jìn)的無線通信技術(shù)、紅外測溫探測技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)的低功耗、非接觸式、主動型測溫傳感器設(shè)計(jì)以及可靠的無線自組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合電力通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信技術(shù)，可以組成一個功能強(qiáng)大電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)安全預(yù)警平臺，具有廣闊的市場前景。紅外測溫利用熱電堆紅外測溫傳感器直接感應(yīng)熱輻射，該傳感器具有創(chuàng)新的硅基微機(jī)械技術(shù)，保證了極好的長期穩(wěn)定性，非常低的溫度靈敏系數(shù)，極好的光電特性。熱電堆紅外傳感器使非接觸溫度測量系統(tǒng)不需要冷卻，在整個溫度測量范圍內(nèi)能達(dá)到±2°C的精度。對于比較窄的溫度測量范圍，例如體溫測量，精度可以達(dá)到±0.2°C。本實(shí)用新型將無線通信技術(shù)與紅外實(shí)時溫度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的高壓和超高壓母線、高壓開關(guān)觸點(diǎn)(以及人員無法接近的其它危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境)的溫度進(jìn)行實(shí)時在線檢測，經(jīng)過與電力自動化系統(tǒng)連接，在中心監(jiān)控室內(nèi)就可以實(shí)時監(jiān)視運(yùn)行設(shè)備的溫度狀況，真正做到了遠(yuǎn)距離遙測。當(dāng)被測點(diǎn)溫度超過警戒值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報(bào)警信號并通過GPRS短信及時提醒有關(guān)人員采取措施，保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。高壓開關(guān)柜運(yùn)行在高電壓、大電流的狀態(tài)，系統(tǒng)事故瞬間還出現(xiàn)強(qiáng)烈的電磁暫態(tài)過程，這些都產(chǎn)生強(qiáng)電場、磁場及強(qiáng)電磁干擾，這對于微電子系統(tǒng)及微弱信號處理非常不利。為消除這些干擾，本實(shí)用新型同時采用各種抗干擾技術(shù):使用了軟件濾波技術(shù)、通過數(shù)字編碼、解碼技術(shù)，剔除干擾信號；在硬件上采用金屬屏蔽，加強(qiáng)各級濾波消除高頻干擾。同時做電源隔離，減少高壓串?dāng)_和高壓磁場的的影響。采用可靠的自組網(wǎng)無線通信技術(shù)，如軟件協(xié)議抗干擾措施、基于CRC的誤碼檢測/校正、采取了避免沖突的策略CSMA/CA、發(fā)送的數(shù)據(jù)包都有待于接受方的確認(rèn)，如出現(xiàn)問題進(jìn)行重發(fā)、自組網(wǎng)，自動路由，可覆蓋較大地理范圍。本實(shí)用新型的無線測溫模塊I支持12V直流電源和電池供電。對于一些較難布線的場合使用電池供電。電池供電穩(wěn)定，有利于消除強(qiáng)電場的影響。12V直流電源容易受外高壓磁場干擾，但是維護(hù)方便，不需更換電池。當(dāng)無線測溫模塊I發(fā)送被監(jiān)測點(diǎn)溫度的同時，把其自身的編號(ID號)也傳輸出來，該ID號全球唯一不會重復(fù)。當(dāng)溫度數(shù)據(jù)連同ID號一起最終被傳輸?shù)胶笈_管理主機(jī)模塊3時，主機(jī)根據(jù)事先在數(shù)據(jù)庫中保存的傳感器編號與安裝地點(diǎn)關(guān)系，自動確定各監(jiān)測點(diǎn)的溫度。這一特點(diǎn)非常適合變電站具有大量監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的自動化程度，減輕了人工測溫時的繁瑣手工記錄工作。本實(shí)用新型可以完成24小時實(shí)時在線監(jiān)測，無線測溫模塊I每隔一定時間(可以事先設(shè)定)主動輪巡測量監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，主機(jī)實(shí)時收集并記錄所有監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警。解決了試溫片、手持測溫機(jī)等測溫方法需要人工到現(xiàn)場巡視、掃描造成延誤而引起的故障。本實(shí)用新型具有如下功能:溫度變化率過大報(bào)警；溫度超出峰值報(bào)警；溫度趨勢預(yù)警；當(dāng)前所有點(diǎn)溫度查詢；歷史數(shù)據(jù)查詢；事故推屏，聲音報(bào)警，無人值班短信通知；界面友好，使用簡單，運(yùn)行可靠；接口豐富，可以方便接入現(xiàn)有電力軟件系統(tǒng)；支持網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程GPRS通訊方式。
權(quán)利要求1.一種電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置，其特征在于，所述測溫裝置包括一個或多個無線測溫模塊、信息接收模塊和后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊，所述無線測溫模塊包括互相連接的紅外測溫探頭、無線通信模塊和控制電路，所述信息接收模塊和無線測溫模塊、后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊通過無線通信網(wǎng)絡(luò)相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置，其特征在于，所述信息接收模塊與后臺管理主機(jī)模塊與通過以太網(wǎng)絡(luò)或GPRS相連。
3.如權(quán)利要求1所述一種電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置，其特征在于，所述測溫裝置還包括GPRS短 信報(bào)警模塊。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電氣設(shè)備接頭在線紅外測溫裝置。所述測溫裝置包括一個或多個無線測溫模塊、信號接收模塊和后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊，所述無線測溫模塊包括互相連接的紅外測溫探頭、無線通信模塊和控制電路，所述信息接收模塊和無線測溫模塊、后臺管理主機(jī)模塊和/或顯示模塊通過無線通信網(wǎng)絡(luò)相連。本實(shí)用新型使用的時候，能夠通過無線測溫模塊中的紅外測溫探頭，探測高壓設(shè)備的溫度并傳輸?shù)叫畔⒔邮漳K，實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備溫度是否過高的在線監(jiān)測。本實(shí)用新型不需要在復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下增加額外的線路，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，使系統(tǒng)的安全性、靈活性得到極大提高。
文檔編號G01J5/00GK203083706SQ20122056726
公開日2013年7月24日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者錢錫穎, 尤曉群, 王錦強(qiáng), 余豪華, 佟鑫, 曹二兵 申請人:寧?？h供電局