[发明专利]一种高压带电体零功耗芯片植入式无线网络温度监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网状态监测技术领域，具体是涉及一种高压带电体零功耗芯片植入式无线网络温度监测系统及方法。

背景技术

发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要高压带电设备在长期运行过程中，开关触点和母线的连接点因老化或接触电阻过大而发热，并形成恶性循环：升温、膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度升温，造成设备过热甚至出现严重事故。因此对电力高压带电设备的温度进行密切监测，是保障电力设备运行可靠的必备手段。

现有技术中，对高压带电设备温度监测方法有测温蜡片法、光纤测温法、红外测温法和有源无线测温法。

测温蜡片法采用测温蜡片实现温度监测，测温蜡片是一种会变色的不干胶贴纸，由背面带有的不干胶粘贴被测点，颜色变化指示过热的新型不可逆示温类产品，当被测点温度高于变色额定温度时，变色示温片即由原始白色变成过热后的黑色，并永远保持过热后的黑色。测温蜡片法中使用的测温蜡片具有不可逆性，只能一次性使用，同时也不具备实时数据记录和精确测量的功能，因此，该温度监测方式常常需要人工去目测，安装点的视线易被遮挡，精确度不高、使用不便。

红外测温法采用红外测温仪接收被测量点幅射出的远红外波，通过判断远红外波长来实现测量点温度的测量，红外测温仪适合人工巡查测温，因为使用比较灵活，现在已经成为220kV以上高压电力设备温度检测的一个主要手段。但是这种测温法所采用的设备体积较大，成本高，精度得不到保证，无法实现在线实时监测；此外，红外线无法绕射透过遮挡物，限制了红外测温法在一些场合的应用。

光纤测温法是探测光缆铺设在待测的设备上，光经放大后，由光纤传达到热敏材料部分，然后反射回一个与自身温度相对应的脉冲光信号，信号经过处理即可求得实时温度。此种测温法中采用的光纤具有易折、易断的特性，安装复杂，设备造价高，特别是积累灰尘后将导致光纤沿面放电，俗称“爬电”，绝缘性降低，具有安全隐患。

无线测温法采用电池或者小CT取能给测温芯片供电，再将测温芯片得到的信号通过无线芯片无线发出。该测温法虽然实现了温度信号的无线传输，但是由于该方案属于有源方案，传感头需要电池供电或者小CT取能供电，电池供电存在需要定时更换电池，而且电池在夏季抗高温能力较差，给电力部门的运营带来影响；而小CT取能则存在：若接头电流较小，电能无法取出，传感头停止工作，若接头电流较大，则容易烧坏小CT直至烧坏传感头。所谓小CT就是一个小变压器，它可以通过感应高压母线上的交变电流取得电能，采用CT取能，传感头体积较大，而且布放的位置对取能效率影响很大，缺乏普遍适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压带电体零功耗芯片植入式无线网络温度监测系统及方法，解决现有高电压环境下带电体温度测量中供电难、绝缘难的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高压带电体零功耗芯片植入式无线网络温度监测系统，包含计算机、数据库、零功耗芯片传感器和无线电收发装置，其特征是：所述计算机和数据库通过局域网与无线电收发装置连接，无线电收发装置利用无线电波与微型天线连接，所述零功耗芯片传感器与微型天线无线通信连接。

所述零功耗芯片传感器内部集成压电材料的感温元件，集成有叉指换能器与半导体，半导体具有塞贝克效应。

所述零功耗芯片传感器为薄型芯片，使用传热涂层材料作为介质，贴装在高压带电体表面或置于高压带电体内。

所述零功耗芯片传感器与高压带电体等电位，与高压带电体形成一个整体等势面。 

本发明的一种高压带电体零功耗芯片植入式无线网络温度监测系统的使用方法，采用上述的高压带电体零功耗芯片传感器植入式无线网络温度监测系统，包含以下步骤：

（1）将零功耗芯片传感器植入到高压带电体上，植入方法为贴装在高压带电体表面或置于高压带电体内；

（2）无线电收发装置按程序设定，利用微型电线，对本区域内的一个或多个零功耗芯片传感器发出无线电网络召唤信号；

（3）零功耗芯片传感器接收到召唤信号被唤醒后，将无线电信号发射到芯片内部能感应温度的压电材料的表面，然后通过微型天线向无线电接收装置传回数字编码的无线电反射波；

（4）无线电接收装置接收到数字编码的反射波，再转换成电信号，换算后得到被测高压带电体的温度；

（5）多个无线电接收装置将计算后的温度数据转换成标准通信报文，通过局域网进行数据交换并输入到数据库和计算机中；