無(wú)源無(wú)線高精度gis濕度在線監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置,包括SAW傳感器、濕度讀取模塊、濕度檢測(cè)主控終端、SCSDA系統(tǒng)和PC機(jī)，所述SAW傳感器與所述濕度讀取模塊之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度讀取模塊與所述濕度檢測(cè)主控終端之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的控制端與所述SCDA系統(tǒng)的控制端連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的數(shù)據(jù)傳輸端與所述PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連接。本發(fā)明采用無(wú)源無(wú)線高精度SAW濕度傳感器進(jìn)行濕度實(shí)時(shí)在線測(cè)量，具有降低成本，使用安全，安裝方便，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、精確度高，無(wú)污染，對(duì)工作人員無(wú)健康危害等優(yōu)點(diǎn)，為電力系統(tǒng)GIS內(nèi)SF6氣體濕度在線監(jiān)測(cè)提供了有效手段，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全。
【專利說(shuō)明】無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濕度測(cè)試裝置，尤其涉及到一種無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣金屬封閉式開(kāi)關(guān)設(shè)備(GIS)以SF6氣體良好的絕緣性能和滅弧性能被廣泛應(yīng)用于電場(chǎng)、變電站中。GIS濕度的含量的高低對(duì)設(shè)備的安全可靠工作具有直接的影響，如果SF6氣體中濕度含量超標(biāo)，GIS就會(huì)存在安全隱患，甚至發(fā)生事故，因此必須定期檢測(cè)SF6氣體濕度。電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程強(qiáng)制規(guī)定，在設(shè)備運(yùn)行前和運(yùn)行中都必須定期對(duì)SF6氣體的濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般要求為半年測(cè)一次。SF6氣體濕度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用露點(diǎn)法對(duì)水分進(jìn)行檢測(cè)，為了使讀數(shù)準(zhǔn)確且穩(wěn)定，會(huì)浪費(fèi)大量的氣體，這不僅會(huì)降低設(shè)備的工作電壓，更重要的會(huì)造成環(huán)境污染，危害現(xiàn)場(chǎng)工作人員的健康，也影響了 GIS設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。
[0003]近年來(lái),聲表面波(SurfaceAcousticWave, SAW)技術(shù)的研究與應(yīng)用已相當(dāng)成熟和廣泛。聲表面波濕度傳感器具有靈敏度高、檢測(cè)范圍寬、可直接頻率化輸出等優(yōu)點(diǎn)。SAW濕度傳感器常用的SAW結(jié)構(gòu)為SAW延遲線型和SAW諧振型，感濕材料如醋酸纖維素、聚酰亞胺等涂敷在SAW傳播路徑上。雖然SAW濕度傳感器具有靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是在電力系統(tǒng)GIS的SF6氣體濕度測(cè)試中的應(yīng)用受到了極大的限制，原因在于，電力系統(tǒng)中GIS對(duì)內(nèi)部設(shè)備要求比較苛刻，氣室內(nèi)部不允許存在金屬尖端、毛刺和灰塵等雜志，且GIS的維修與維護(hù)比較復(fù)雜，而傳統(tǒng)的SAW傳感器需要外部供電或蓄電池供電，設(shè)備的維修及電池的更換都極為不便。所以就其取電方式來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的SAW濕度傳感器是不可取的。因此，長(zhǎng)期以來(lái)真正的基于聲表面波傳感器的GIS設(shè)備內(nèi)部SF6氣體濕度在線檢測(cè)裝置在國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)并不多見(jiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種小型化、抗干擾能力強(qiáng)、安裝方便的基于聲表面波技術(shù)的無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]本發(fā)明包括SAW傳感器、濕度讀取模塊、濕度檢測(cè)主控終端、SCSDA系統(tǒng)和PC機(jī)，所述SAW傳感器與所述濕度讀取模塊之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度讀取模塊與所述濕度檢測(cè)主控終端之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的控制端與所述SCDA系統(tǒng)的控制端連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的數(shù)據(jù)傳輸端與所述PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連接。所述SAW傳感器安裝電力系統(tǒng)GIS各獨(dú)立氣室的盆式絕緣子上。所述濕度讀取模塊安裝在盆式絕緣子外部邊緣處，由外接電源或蓄電池供電，負(fù)責(zé)載波的發(fā)射和接收，分析帶有濕度信息的載波，得出濕度的精確值并發(fā)送給濕度檢測(cè)主控終端。所述濕度檢測(cè)主控終端采集多個(gè)濕度讀取模塊分析出的濕度值，進(jìn)行報(bào)警分析和顯示，并將濕度值和報(bào)警信號(hào)通過(guò)GPRS或RS485傳輸給PC主機(jī)，或直接接入SCADA系統(tǒng)中。所述的PC主機(jī)主要實(shí)現(xiàn)站端濕度值和報(bào)警信號(hào)的界面展示，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)下行設(shè)備的配置和查詢。
[0007]具體地，所述濕度讀取模塊包括載波射頻模塊、信號(hào)處理芯片、讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊，所述載波射頻模塊的信號(hào)輸出端通過(guò)所述信號(hào)處理芯片與所述讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊的信號(hào)輸入端連接。所述SAW濕度傳感器由叉指換能器、反射陣和敏感膜組成；所述叉指換能器使用濺射的錫參雜的氧化銦材料，且叉指換能器和反射陣區(qū)域?yàn)R射Si3N4，進(jìn)行敷蓋，提高其抵御環(huán)境污染及防止腐蝕能力，提高傳感器的可靠性，所述信號(hào)處理芯片采用型號(hào)STM32F2808的信號(hào)處理芯片，分析載波中的濕度值信號(hào)。
[0008]具體地，所述濕度檢測(cè)主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報(bào)警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與所述射頻接收模塊的信號(hào)輸出端和所述主控CAN 口的信號(hào)輸出端連接，所述微控制器的顯示信號(hào)輸出端與所述報(bào)警顯示信號(hào)輸入端連接，所述微控制器的GPRS信號(hào)輸出端與所述GPRS接口連接，所述微控制器的數(shù)據(jù)傳輸端與所述RS485接口連接。實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量系統(tǒng)的人機(jī)交互，對(duì)各種濕度信息和預(yù)警信息進(jìn)行展示，同時(shí)可以對(duì)下行的各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。
[0009]進(jìn)一步，所述濕度讀取模塊和所述SAW傳感器均為多個(gè)，多個(gè)所述SAW傳感器的信號(hào)輸出端與一個(gè)所述濕度讀取模塊的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻連接，多個(gè)所述濕度讀取模塊的信號(hào)輸出端均與所述濕度檢測(cè)主控終端的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻信號(hào)連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:
[0011]本發(fā)明采用無(wú)源無(wú)線聲表面波傳感器進(jìn)行GIS內(nèi)部SF6氣體濕度的在線監(jiān)測(cè)，無(wú)需電源，不存在供電和電池更換問(wèn)題，較好的滿足了 GIS對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的要求，具有使用安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。聲表面波濕度傳感器嵌在盆式絕緣子表面，其敏感膜與SF6氣體為無(wú)干擾接觸，無(wú)需抽氣檢測(cè)，且不存在工作人員與SF6氣體接觸的問(wèn)題，所以濕度檢測(cè)更為真實(shí)、精確，無(wú)污染，對(duì)工作人員健康無(wú)危害。本發(fā)明為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，其實(shí)時(shí)報(bào)警功能可對(duì)電力系統(tǒng)GIS設(shè)備內(nèi)部故障進(jìn)行有效的預(yù)防，避免出現(xiàn)大的事故，節(jié)約成本，同時(shí)也能有效預(yù)防因?yàn)榘惭b所產(chǎn)生的安全隱患，無(wú)需破壞GIS結(jié)構(gòu)，不影響GIS性能。本發(fā)明為電力系統(tǒng)GIS內(nèi)SF6氣體濕度在線監(jiān)測(cè)提供了可靠有效的手段，保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的SAW傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0016]如圖1和圖2所示:本發(fā)明包括SAW傳感器5、濕度讀取模塊3、濕度檢測(cè)主控終端、SCSDA系統(tǒng)和PC機(jī)，SAff傳感器5與濕度讀取模塊3之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，濕度讀取模塊3與濕度檢測(cè)主控終端之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，濕度檢測(cè)主控終端的控制端與SCDA系統(tǒng)的控制端連接，濕度檢測(cè)主控終端的數(shù)據(jù)傳輸端與PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連接。SAW傳感器5安裝電力系統(tǒng)GIS各獨(dú)立氣室的盆式絕緣子2上。濕度讀取模塊3安裝在盆式絕緣子2外部邊緣處，由外接電源或蓄電池供電，負(fù)責(zé)載波的發(fā)射和接收，分析帶有濕度信息的載波，得出濕度的精確值并發(fā)送給濕度檢測(cè)主控終端。濕度檢測(cè)主控終端采集多個(gè)濕度讀取模塊3分析出的濕度值，進(jìn)行報(bào)警分析和顯示，并將濕度值和報(bào)警信號(hào)通過(guò)GPRS接口或RS485接口傳輸給PC主，或直接接入SCADA系統(tǒng)中。PC機(jī)主要實(shí)現(xiàn)站端濕度值和報(bào)警信號(hào)的界面展示，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)下行設(shè)備的配置和查詢。
[0017]如圖1和圖3所示:濕度讀取模塊3包括載波射頻模塊、信號(hào)處理芯片、讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊，載波射頻模塊的信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)處理芯片與讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊的信號(hào)輸入端連接。SAW濕度傳感器由叉指換能器7、反射陣8和敏感膜9組成；叉指換能器7使用濺射的錫參雜的氧化銦材料，且叉指換能器7和反射陣8區(qū)域?yàn)R射Si3N4，進(jìn)行敷蓋，提高其抵御環(huán)境污染及防止腐蝕能力，提高傳感器的可靠性，信號(hào)處理芯片IC采用型號(hào)STM32F2808的信號(hào)處理芯片，分析載波中的濕度值信號(hào)。
[0018]如圖1所示:濕度檢測(cè)主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報(bào)警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，微控制器的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與射頻接收模塊的信號(hào)輸出端和主控CAN 口的信號(hào)輸出端連接,微控制器的顯不信號(hào)輸出端與報(bào)警顯不信號(hào)輸入端連接，微控制器的GPRS信號(hào)輸出端與GPRS接口連接，微控制器的數(shù)據(jù)傳輸端與RS485接口連接。實(shí)現(xiàn)濕度測(cè)量系統(tǒng)的人機(jī)交互，對(duì)各種濕度信息和預(yù)警信息進(jìn)行展示，同時(shí)可以對(duì)下行的各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。
[0019]如圖1所示:濕度讀取模塊3和SAW傳感器5均為多個(gè)，多個(gè)SAW傳感器5的信號(hào)輸出端與一個(gè)濕度讀取模塊3的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻連接，多個(gè)濕度讀取模塊3的信號(hào)輸出端均與濕度檢測(cè)主控終端的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻信號(hào)連接。
[0020]如圖2所示:本實(shí)施例中SAW傳感器5安裝在GIS獨(dú)立氣室6的盆式絕緣子2表面，且盡量安裝在盆式絕緣子2的靠近邊緣處，以便更好地與濕度讀取模塊3進(jìn)行通信，減少干擾量。
[0021]本發(fā)明的工作原理如下:濕度讀取模塊3發(fā)送射頻載波，SAW傳感器5接收載波并返回帶有濕度信息的載波信號(hào)，濕度讀取模塊3接收返回的載波，經(jīng)過(guò)濾波等信號(hào)處理，得到濕度信息，并將濕度信息傳輸給濕度監(jiān)測(cè)主控終端，主控終端采集多個(gè)濕度讀取模塊3數(shù)據(jù)，進(jìn)行閾值預(yù)警分析和報(bào)警指示，同時(shí)將濕度信息傳輸給PC機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和人機(jī)界面展示，或直接接入SCADA系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)變電站調(diào)度室及總調(diào)度站對(duì)電力系統(tǒng)GIS中SF6氣體濕度的實(shí)時(shí)在線測(cè)量。
[0022]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括SAW傳感器、濕度讀取模塊、濕度檢測(cè)主控終端、SCSDA系統(tǒng)和PC機(jī)，所述SAW傳感器與所述濕度讀取模塊之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度讀取模塊與所述濕度檢測(cè)主控終端之間通過(guò)射頻無(wú)線連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的控制端與所述SCDA系統(tǒng)的控制端連接，所述濕度檢測(cè)主控終端的數(shù)據(jù)傳輸端與所述PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述濕度讀取模塊包括載波射頻模塊、信號(hào)處理芯片、讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊，所述載波射頻模塊的信號(hào)輸出端通過(guò)所述信號(hào)處理芯片與所述讀取CAN 口和視頻發(fā)射模塊的信號(hào)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述濕度檢測(cè)主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報(bào)警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與所述射頻接收模塊的信號(hào)輸出端和所述主控CAN 口的信號(hào)輸出端連接，所述微控制器的顯示信號(hào)輸出端與所述報(bào)警顯示信號(hào)輸入端連接，所述微控制器的GPRS信號(hào)輸出端與所述GPRS接口連接，所述微控制器的數(shù)據(jù)傳輸端與所述RS485接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)源無(wú)線高精度GIS濕度在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述濕度讀取模塊和所述SAW傳感器均為多個(gè)，多個(gè)所述SAW傳感器的信號(hào)輸出端與一個(gè)所述濕度讀取模塊的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻連接，多個(gè)所述濕度讀取模塊的信號(hào)輸出端均與所述濕度檢測(cè)主控終端的信號(hào)輸入端通過(guò)射頻信號(hào)連接。
【文檔編號(hào)】G01N29/02GK103604865SQ201310549159
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】曾德華 申請(qǐng)人:成都賽康信息技術(shù)有限責(zé)任公司