專利名稱：一種電氣設備接頭在線紅外測溫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及在線紅外測溫裝置。
背景技術：
目前隨著中國工業生產自動化水平的提高，電力設備從故障后搶修逐步過渡到預防性檢修已經成為發、供、用電行業關注和研究的焦點。發電廠、變電站的高壓開關柜、母線接頭、室內外刀閘開關等重要設備，在長期運行過程中，出現表面氧化腐蝕、緊固螺栓因熱脹冷縮松動，觸點和母線排連接處老化等問題，導致接觸電阻增大，而隨著電力系統的發展，負荷越來越大，這些都極易引起具備設備溫升過高，如得不到及時解決將使絕緣部件性能降低，甚至導致擊穿，造成惡性事故，從而造成重大經濟損失。近年來，在電廠和變電站已發生多起開關過熱事故，造成火災和大面積停電事故，解決開關過熱是杜絕此類事故發生的關鍵，實現溫度在線監測是保證高壓設備安全的重要手段。現在經常使用的設備發熱監視方法主要有:在接頭粘貼測溫蠟片；手摸柜門感知柜內溫度；通過異常氣味發現設備過熱；通過異常音響發現設備過熱等。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，只能在開關停電檢修時檢查接頭有無過熱情況，對預防事故作用不大。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熱時，可以發出強烈的異常氣味，工作人員可根據氣味的來源作出進一步的判斷。總之，通過綜合應用以上幾種方法可以大概判斷開關柜內有無接頭發熱故障，但是不科學、不嚴謹，對無人值班的變電站、開閉站無實用價值。常規的熱電偶、熱電阻、半導體溫度傳感器等測溫方式，需要金屬導線傳輸信號，在高壓環境下絕緣性能不能保證容易導致各種事故的發生。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，且在柜內布線難度較大，造價高。非接觸紅外測溫技術可快速方便地測量物體的表面溫度，不需要機械地接觸被測物體而快速測得溫度讀數，能可靠地測量熱的、危險的或難以接觸的物體，而不會污染或損壞被測物體。紅外測溫有著響應時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優點，在產品質量控制和監測、設備在線故障診斷、安全保護以及節約能源等方面發揮了重要的作用。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系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。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，實際上，0.7微米一 14微米波帶用于紅外測溫。[0008]光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，并按照其內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發射率、視場、光學分辨率(光斑的距離和光斑的位置)。發射率一所有物體會反射、透過和發射能量，只有發射的能量能指示物體的溫度。自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、表面粗糙度、理化結構、材料厚度、制備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例系數，即發射率，該系數表示實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，其表面的發射率為I。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。視場一確保被測目標大于儀器測量時的光斑尺寸，目標越小，就應離它越近。當精度特別重要時，要確保目標至少2倍于光斑尺寸，建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場，背景輻射能量就會進入測溫儀，干擾測溫讀數，造成誤差。相反，如果目標大于測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。光學分辨率——紅外測溫的光學系統從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器上，光學分辨率定義為測溫儀到目標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。紅外光學的最新改進是增加了硅透鏡的近焦特性，可對小目標區域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。
發明內容本實用新型所解決的技術問題是提供一種能夠對電氣設備接頭測溫的電氣設備接頭在線紅外測溫裝置。為此，本實用新型采用以下技術方案: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、后臺管理主機模塊和/或顯示模塊通過無線通信網絡相連。通過以上技術方案，本實用新型使用的時候，能夠通過無線測溫模塊中的紅外測溫探頭，探測高壓設備的溫度并傳輸到信息接收模塊，實現高壓設備溫度是否過高的在線監測。本實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，具有隔離徹底、結構簡單、抗干擾能力強、工作可靠等特點。本實用新型不需要在復雜的電網環境下增加額外的線路，既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電網安全運行的影響，使系統的安全性、靈活性得到極大提高。
圖1為本實用新型具體實施方式
中電氣設備接頭在線紅外測溫裝置的結構示意圖；具體實施方式
[0017]本實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、后臺管理主機模塊3和/或顯示模塊4通過無線通信網絡相連。[0018]所述信息接收模塊2與后臺管理主機模塊3與通過以太網絡或GPRS相連。[0019]本實用新型還包括GPRS短信報警模塊。[0020]所述無線測溫模塊I是數據收集單元，完成測點的溫度采集和放送。所述紅外測溫探頭11包括光學系統、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被安裝到高壓開關柜內或室外，與被測點保持一定距離，所述紅外測溫探頭11指向母線接頭、室內外刀閘開關等接頭處，所述無線測溫模塊I每隔一定時間，通過紅外測溫探頭11檢測一次觸點溫度，并通過無線通信網絡將信息無線上報給信息接收模塊2。所述紅外測溫探頭11固定安裝于距離被測點0.5^1米的位置。一個無線測溫模塊I內可以設有一個紅外測溫探頭11，也可以設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通信能力，主要完成與信息接收單元2的數據傳輸。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的各類無線數據并通過網絡或GPRS通道向后臺管理主機模塊3傳輸。由于采用無線通信技術組網，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，并且可以實現即插即用，具備很強的擴展性。用戶可以方便地增加或減少，增加或減少無線測溫模塊I不需要進行任何配置，使用方便靈活。[0022]本實用新型還包括顯示模塊4。在沒有后臺管理主機模塊3時，顯示模塊4可以獨立使用，支撐整個應用。具體來說，顯示模塊4包括顯示器41以及內部的顯示軟件，該顯示軟件包括實時數據采集和顯示，歷史數據查詢，歷史曲線，報警開出、設定監測顯示單元自身的報警定值等。它主要方便現場維護人員的查詢。所述顯示模塊4可選配。[0023]本實用新型還包括后臺管理主機模塊3。該主機模塊3是設于遠程計算機控制主機上、基于計算機組態技術和Web查詢的應用系統。多個信號接收模塊2以以太網絡或GPRS的方式將數據發送到遠程計算機控制主機。該遠程計算機控制主機以組態的方式顯示各測點的實時數據，歷史 數據，報警信息等。所述遠程計算機控制主機上設有控制軟件，該控制軟件對所接收到的來自信號接收模塊2的溫度數據進行分析，發現超過警戒的溫度或探頭故障則即時報警。[0024]本實用新型還可以包括GPRS短信報警單元，當無線測溫模塊I檢測到溫度異常信息時，通過GPRS短信報警單元向指定號碼發送報警信息。[0025]本實用新型采用先進的數字化及無線傳輸技術，紅外測溫技術、獨特的絕緣性能，使用方便經濟。無論是安裝、運行、維修都會高度安全、可靠。不會對一次設備產生任何干擾和影響。標準化設計，可方便擴展與其它系統互連，費用低廉，安裝靈活。從溫度信息采集到數據處理、顯示、通信自成系統，可與電力系統綜合自動化系統相連接，也可和電力系統的局域網、廣域網相連接，融入電力自動化綜合控制系統。[0026]本實用新型根據我國電力系統的實際需要而設計，是一項在電力安全運行、維護領域中有著廣泛應用價值和市場前景的新型高科技產品。產品可運用于電力設備在線溫度監測系統中，為電力設備由“故障檢修”變為“狀態檢修”提供可靠依據。本實用新型采用了先進的無線通信技術、紅外測溫探測技術，獨創的低功耗、非接觸式、主動型測溫傳感器設計以及可靠的無線自組網技術，結合電力通信網絡、GPRS通信技術，可以組成一個功能強大電力設備運行狀態安全預警平臺，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熱輻射，該傳感器具有創新的硅基微機械技術，保證了極好的長期穩定性，非常低的溫度靈敏系數，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不需要冷卻，在整個溫度測量范圍內能達到±2°C的精度。對于比較窄的溫度測量范圍，例如體溫測量，精度可以達到±0.2°C。本實用新型將無線通信技術與紅外實時溫度監控系統結合，實現了對電力系統的高壓和超高壓母線、高壓開關觸點(以及人員無法接近的其它危險、惡劣環境)的溫度進行實時在線檢測，經過與電力自動化系統連接，在中心監控室內就可以實時監視運行設備的溫度狀況，真正做到了遠距離遙測。當被測點溫度超過警戒值時，系統自動發出報警信號并通過GPRS短信及時提醒有關人員采取措施，保證電網安全可靠運行。高壓開關柜運行在高電壓、大電流的狀態，系統事故瞬間還出現強烈的電磁暫態過程，這些都產生強電場、磁場及強電磁干擾，這對于微電子系統及微弱信號處理非常不利。為消除這些干擾，本實用新型同時采用各種抗干擾技術:使用了軟件濾波技術、通過數字編碼、解碼技術，剔除干擾信號；在硬件上采用金屬屏蔽，加強各級濾波消除高頻干擾。同時做電源隔離，減少高壓串擾和高壓磁場的的影響。采用可靠的自組網無線通信技術，如軟件協議抗干擾措施、基于CRC的誤碼檢測/校正、采取了避免沖突的策略CSMA/CA、發送的數據包都有待于接受方的確認，如出現問題進行重發、自組網，自動路由，可覆蓋較大地理范圍。本實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。電池供電穩定，有利于消除強電場的影響。12V直流電源容易受外高壓磁場干擾，但是維護方便，不需更換電池。當無線測溫模塊I發送被監測點溫度的同時，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。當溫度數據連同ID號一起最終被傳輸到后臺管理主機模塊3時，主機根據事先在數據庫中保存的傳感器編號與安裝地點關系，自動確定各監測點的溫度。這一特點非常適合變電站具有大量監測點的應用，提高了系統的自動化程度，減輕了人工測溫時的繁瑣手工記錄工作。本實用新型可以完成24小時實時在線監測，無線測溫模塊I每隔一定時間(可以事先設定)主動輪巡測量監測點的溫度數據，主機實時收集并記錄所有監測點的溫度數據，發現異常立即報警。解決了試溫片、手持測溫機等測溫方法需要人工到現場巡視、掃描造成延誤而引起的故障。本實用新型具有如下功能:溫度變化率過大報警；溫度超出峰值報警；溫度趨勢預警；當前所有點溫度查詢；歷史數據查詢；事故推屏，聲音報警，無人值班短信通知；界面友好，使用簡單，運行可靠；接口豐富，可以方便接入現有電力軟件系統；支持網絡與遠程GPRS通訊方式。
權利要求1.一種電氣設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、后臺管理主機模塊和/或顯示模塊通過無線通信網絡相連。
2.如權利要求1所述一種電氣設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模塊與通過以太網絡或GPRS相連。
3.如權利要求1所述一種電氣設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 信報警模塊。
專利摘要本實用新型提供一種電氣設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、后臺管理主機模塊和/或顯示模塊通過無線通信網絡相連。本實用新型使用的時候，能夠通過無線測溫模塊中的紅外測溫探頭，探測高壓設備的溫度并傳輸到信息接收模塊，實現高壓設備溫度是否過高的在線監測。本實用新型不需要在復雜的電網環境下增加額外的線路，既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電網安全運行的影響，使系統的安全性、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 優先權日2012年10月31日
發明者錢錫穎, 尤曉群, 王錦強, 余豪華, 佟鑫, 曹二兵 申請人:寧海縣供電局