一種用于組網式紅外矩陣實時測量開關柜溫度的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于組網式紅外矩陣實時測量開關柜溫度的方法。
【背景技術】
[0002]在電力系統中，發電廠和變電站的開關柜及環網柜是保障供電穩定可靠的重要的設備。現有用電設備對供電的可靠性要求越來越高，在高電壓，大電流狀態下，高壓開關柜的工作可靠性與隔離開關觸頭溫升緊密相關。在電網的運行過程中，機械振動，觸頭燒蝕等原因都能使接觸條件惡化，接觸電阻增加，引起接觸點溫度升高，加劇接觸表面氧化，導致局部熔焊或接觸松動處產生電弧放點，最終造成電器設備的損壞甚至停電或引發火災等重大事故。這類觸頭過熱故障事故一方面來自高壓隔離開關本身的質量問題，更重要的原因在于目前缺乏針對隔離開關觸頭溫升的有效監測手段。
[0003]通過監測開關柜和電纜分支箱內觸點溫度的運行情況，可有效防止開關柜的火災發生，但由于開關柜內高壓的結構，無法進行人工巡查測溫，因此實現溫度在線監測是保證高壓開關柜安全運行的重要手段。長期以來，高壓開關柜內觸頭運行溫度很難監測，這是因為柜內具有裸露高壓，通常的溫度測量方法不能使用。
[0004]現有對高壓開關觸頭溫度的監測有時采用直接儀表測量，但存在使用不方便、測量不連續，數據部可靠的問題。
[0005]ABB公司研制的“safe guard”裝置采用石英晶體聲表面波原件作為溫度敏感原件，直接粘附在待測點上組成振蕩回路輸出與溫度有關的頻率信號，然后采用全數字化設計處理電路來監測溫度。該裝置測溫結構繁瑣，而且溫度敏感元件直接粘附在待測點上，效果及可靠性差。
[0006]日本電力工業研究中心利用到點連接處的電流路徑改變導致周圍磁場產生畸變，采用光磁傳感器測量觸點周圍磁場的變化來判斷母線連接和氣體絕緣開關中的異常接觸狀況，這種測溫結構和測溫方法要求傳感器有足夠的靈敏度，而且電流足夠大才能夠將電流集中引起的磁場畸變檢測出來，因此工作可靠性比較低。
[0007]現有紅外熱成像儀在電力系統中得到了廣泛的應用，但由于高壓開關柜內部結構復雜，元件之間互相遮擋較多，通過紅外圖譜間接獲取溫度數據器準確性不能滿足要求，對紅外圖譜的計算機識別技術水平還不能替代人工識別，自動化程度較低，同時紅外熱成像儀的成本較高。
[0008]公開號為CN201210092的專利技術，提供了一種開關柜觸頭溫升在線監測系統，它是基于無線傳輸技術的測溫裝置，采用溫度傳感器與觸頭直接接觸并采用無線傳輸方式獲取觸頭溫度，雖然很好的解決了高壓隔離問題，但因傳感器與觸頭接觸，導致對觸頭溫度場存在一定的干擾，所以在一定程度上影響了測量的準確性。
[0009]公開號為CN201207000的專利技術基于無線傳輸的高壓開關柜紅外在線測溫裝置，缺乏對歷史存儲，時間記錄和環境溫度采集功能，從而不能夠全面的掌握故障發生時的狀態信息。
【發明內容】
[0010]本發明為了解決上述問題，提出了一種用于組網式紅外矩陣實時測量開關柜溫度的方法，本方法通過非接觸矩陣式紅外測溫儀(以下簡稱紅外測溫儀)組成的數據采集網絡對開關柜進行溫度測量并進行數據收集，采集點為4X16式，S卩64個矩陣式采集點，采集的為實時的溫度點陣和環境溫度實際值，通過穿透性極強的433M網絡傳輸到主機，主機數據處理后通過WiFi網絡把處理后的數據傳輸到手機APP，手機也可以通過藍牙4.0直接連接紅外測溫儀獲取采集數據，并通過手機對溫度數據進行存儲和溫度數據展示，有效地解決了開關柜及環網柜內部電氣節點現狀及現有技術難以解決開關柜及環網柜內裸露高壓觸點運行溫度不易監測的現狀。
[0011 ]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0012]—種用于組網式紅外矩陣實時測量開關柜溫度的方法，包括以下步驟:
[0013](I)利用矩陣式采集方式，對開關柜的實時溫度與周圍環境溫度進行數據收集；
[0014](2)對采集的數據進行處理，將溫度信息發送給控制器，控制器對信息進行驗證、分析、存儲和封裝后發送到各個智能終端；
[0015](3)智能終端接收數據，通過溫度云圖的方式進行數據展示矩陣式采集點的真實的探測溫度或相對于環境溫度的溫度差數據。
[0016]所述步驟(I)中，數據采集方式為設置采集點為4X16式，S卩64個矩陣式采集點，采集的為實時的實際值溫度和環境溫度值。
[0017]所述步驟(I)中，通過紅外測溫儀對開關柜的實時溫度和周圍的環境溫度進行數據收集。
[0018]所述步驟(I)中，所述紅外測溫儀通過強力磁鐵和橡膠吸盤吸附于設備殼體上，可180°范圍內自由旋轉，便于將鏡頭對準被測目標。紅外測溫儀采用非接觸矩陣式紅外測溫，實現對15° X 60°視場范圍內的目標物體進行溫度測量，溫度測量范圍_50°C?300°C，同時可以實現環境溫度和環境濕度的測量，從而對設備的運行狀況進行評估，及時發現設備的故障隱患，保障電網設備的安全運行。
[0019]紅外測溫儀供電采用一次性電池，超低功耗設計，電池供電(5?8年)，避免單獨引線或其它取電方式(CT取電)。采用非接觸方式遠離監測觸頭及連接頭，保證配合設備的絕緣性能和電氣間距，每個測溫節點可以按設定周期掃描(3小時)，并能存儲歷史數據(不少于3個月)，對灰塵、霧氣、背景環境溫度對測溫的影響能夠自動補償校準，選擇監測視場寬，覆蓋面積大的傳感器，解決距離遠、角度偏的測溫差異性，安裝調試便捷(小型化、磁吸式安裝、雙激光靶點視場角度指示)，免維護，外殼防護等級IP66，外殼易燃級別UL94-5V，滿足戶內、戶外開關柜環境要求。
[0020]所述步驟(2)中，所述溫度信息通過433M超低功耗無線射頻通信方式發送溫度信息到控制器。
[0021]所述步驟(2)中，數據的處理和封裝包括對接收到數據后進行驗證、分析、存儲和上報。
[0022]所述步驟(2)中，數據驗證的方法是，控制器驗證測溫數據的正確性，利用加入CRC校驗，以保證數據的準確性。
[0023]所述步驟(2)中，控制器設定采集測溫數據周期，如果檢測到測溫終端數據有高溫異常，控制器自動提高采集數據頻率，并根據溫度點陣變化趨勢來自學習控制采集頻率，即溫度越高或溫差越大則采集頻率越高。
[0024]所述步驟(2)中，壓縮存儲的主要方式為控制器采用差異壓縮算法存儲紅外測溫點陣數據，以節省寶貴的存儲資源。通常情況下，4X16溫度點陣數據差值較小，采用存儲平均溫度值和差值的方法，溫度值占用2個字節空間，而差值一般小于I字節，能夠節省70%以上的存儲空間。這樣在相同成本的存儲上，控制器能夠存儲更多終端更長周期的溫度點陣數據。
[0025]上報數據:控制器周期上報采集數據，并實時主動上報告警溫度數據到智能終端。
[0026]目前常用的測溫系統，一般不具備數據分析、壓縮存儲功能。
[0027]433M超低功耗無線射頻，采用高性能超低功耗無線射頻組網方式接入，采用點對多點及中繼方式聯網工作，支持網絡自愈，頻段選用430MHz?440MHz有利于測溫儀在全金屬封閉場合的信號穿透；中繼節點數不少于64個;支持正常模式、喚醒模式、省電模式、睡眠模式等多工作模式，IS周期模塊無線喚醒電流不高于15μΑ，支持高增益外置天線。
[0028]所述步驟(2)中，手機也可直接通過藍牙4.0連接紅外測溫儀，獲取溫度矩陣以及環境數據。此種獲取數據方式特點是可以直接從紅外測溫儀中取得溫度數據，藍牙傳輸距離短，方便直接在機房讀取數據，便于安裝。此種方式在主機WiFi覆蓋不到、開關柜較為分散的場合使用。
[0029]所述步驟(3)中，溫度云圖的建立是通過控制器傳輸過來的64個點陣，按順序進行排列，排列成4 X 16式，即64個矩陣式采集點，然后在云圖中進行打點，根據溫度值顯示不同的顏色來標示是否溫度偏高或者報警狀態。