一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力设备金属导体温度监测领域，更具体地，涉及一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置,包括射频发射器、射频接收器、信号处理模块、信号收发装置、谐振型声表面温度传感器、轨道角动量调制器和轨道角动量解调器；所述的射频发射器与射频接收器电连接，所述的轨道角动量解调器输出端与射频接收器和信号处理模块电连接，轨道角动量解调器输入端与收发装置电连接，所述的射频接收器与信号处理模块电连接，所述的射频发射器与收发装置电连接，所述的轨道角动量调制器与谐振型声表面温度传感器电连接。实现开关柜多个温度监测点的实时监测，有效预防开关柜故障的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置
本专利技术涉及电力设备金属导体温度监测领域，更具体地，涉及一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置。
技术介绍
随着现代社会对电能的依赖性的提高，用电密度大的地区对电能的供给安全可靠性要求提出了更高的要求，进而对开关柜的可靠性也提出了更高的要求。开关柜的内部包括断路器、负荷开关、隔离开关、互感器、操作机构以及各种保护装置等。实际统计数据表明，电网电力设备故障的发生绝大多数是由于设备大电流运行、老化等原因导致电力设备在高温条件下运行，从而引发燃烧，爆炸等严重后果所造成。开关柜为金属封闭开关设备，在正常工作时，不允许打开金属封闭门，所有电气连接点均位于开关柜中。由于开关柜内部工作电压高，正常使用中不能随意断电，所以安装于高压开关柜内部的测温系统，需要更高的电气绝缘性，日常使用中的维护量应尽可能减少。因此需要对开关柜中的部件进行温度检测，以评估对应的工作状态。目前针对开关柜的温度测量方式中，红外测温虽然可以获得开关柜内的温度数值，但需要巡检人员的参与。由于电力设备的内部结构复杂，诸多部件遮挡的影响，采用手持式红外测温装置通常不能获得准确的温度数值，同时也不能实时监测开关柜内的温度情况，该方式效率低下；采用有源无线的测温方式，通过温度传感器节点实时监测温度数据，将采集的数据处理后通过Zigbee协议传送给路由器节点，然后通过有线或无线网络传送给监控中心，对温度数据进行分析、显示、报警。该种测温方式中，由于温度传感器及数据处理单元需要供电电池，存在定时更换电池的问题，同时电池可能漏液，会给电力设备带来额外的安全隐患。光纤具有耐高压、耐高温，高灵敏度和抗电磁干扰等优点，可以对开关柜的温度可以实现分布式测量、定位、预警。但是该种测量方式存在调制解调器成本高、布线调试复杂等缺点，不利于大面积的推广。无源、无线的声表面波温度测量装置，由于其成本低廉、安装方便，在电力设备温度监测中得到了广泛的推广使用。谐振型声表面波温度测量方法，由于工作带宽的限制，该种方式能够同时监测的节点数一般较少。如果需要增加温度监测节点的数量，则需要重复利用声表面温度传感器的工作频带。相邻工作频段的声表面温度传感器之间容易产生串扰，导致不同开关柜中温度测量点的声表面温度传感器之间不能正确区分。为了区分不同的开关柜中的温度测量点，人们提出了将声表面波温度传感器进行编码的延迟型温度测量方式，但该种方式中的声表面波温度传感器需要定做，将大幅增加温度测量装置的成本。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，实现开关柜多个温度监测点的实时监测，有效预防开关柜故障的发生。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，包括射频发射器、射频接收器、信号处理模块、信号收发装置、谐振型声表面温度传感器、轨道角动量调制器和轨道角动量解调器；所述的射频发射器与射频接收器电连接，所述的轨道角动量解调器输出端与射频接收器和信号处理模块电连接，轨道角动量解调器输入端与收发装置电连接，所述的射频接收器与信号处理模块电连接，所述的射频发射器与收发装置电连接，所述的轨道角动量调制器与谐振型声表面温度传感器电连接。射频发射机通过给各个谐振型声表面波温度传感器发射对应的脉冲型电磁波信号，从而将电磁能量传递给各个声表面温度波传感器，电磁能量在声表面波温度传感器中的谐振单元产生谐振并返回一个阻尼型电磁波信号，轨道角动量调制器将各个声表面温度传感器对应的阻尼型电磁波调制成具有不同轨道角动量的螺旋电磁波，该电磁信号通过与谐振型声表面波温度传感器相连接的接收天线，以指定的轨道角动量向空间辐射。射频信号接收机接收空间电磁波信号，通过轨道角动量解调器对返回的电磁波轨道角动量进行模式解调，标识对应的各个声表面波温度传感器。然后将电磁波信号在接收机中进行放大、混频、滤波，通过信号处理模块解算各个谐振型声表面波温度传感器表征开关机柜中的各个测量点的温度。进一步的，所述的射频发射器包括扫频信号源、上变频器、本振信号源、滤波器、射频功率放大器，所述的扫频信号源、上变频器、滤波器、射频功率放大器依次电连接，所述的本振信号源的输出端与上变频器输入端电连接，所述的射频功率放大器输出端与收发装置电连接。进一步的，所述的射频接收器包括低噪声放大器、带通滤波器、混频器、低通滤波器、本振信号源，所述的低噪声放大器、带通滤波器、混频器、低通滤波器依次电连接，所述的本振信号源的输出端与混频器的输入端电连接，所述的轨道角动量解调器输出端与低噪音放大器输入端电连接，所述的低通滤波器输出端与信号处理模块输入端电连接。进一步的，所述的信号处理模块由数模传唤器、数字信号处理单元依次电连接组成，所述的数模转换器输入端与射频接收器电连接，所述的数字信号处理单元的输入端与轨道角动量解调器输出端电连接。进一步的，所述的收发装置包括射频接收天线、射频发射天线、收发切换开关，所述的收发切换开关分别与射频发射器、射频接收器电连接，所述的射频发射天线与收发切换开关电连接，所述的射频接收天线与轨道角动量调制器电连接。进一步的，所述的轨道角动量调制器通过模拟的方式将声表面波返回的电磁波信号调制成指定角动量的电磁波信号。进一步的，所述的轨道角动量解调器通过模拟的方式解调接收机天线接收到的电磁波信号对应的轨道角动量。与现有技术相比，有益效果是：(1)本专利技术采用无线无源的声表面波温度传感器测量开关柜内电力设备的温度，实时监测这些电力设备的工作状态。(2)本专利技术对不同谐振型声表面波温度传感器采用工作频段以及轨道角动量的组合分配方式，可以在现有的工作频段范围内大大增加谐振型声表波温度传感器在开关柜内的数量，从而实现开关柜的多点实时温度监测。(3)本专利技术采用对不同谐振型声表面波温度传感器采用工作频段以及轨道角动量的组合分配方式，可以减小各个谐振型声表面波温度传感器回波信号之间的串扰问题。附图说明图1是本专利技术在一个实施例中整体系统框图。图1中的附图标记表示如下：1-扫频信号源，2-上变频器，3-本征信号源，4-滤波器，5-射频功率放大器，6-收发切换开关，7-轨道角动量解调器，8-低噪声放大器，9-带通滤波器，10-混频器，11-低通滤波器，12-数模转换器，13-数字信号处理单元，14-发射天线(编号为发射天线1到N)，15-接收射天线(编号为接收天线1到N)，16-轨道角动量调制器，17-谐振型声表面波温度传感器。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。如图1所示，一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，包括射频发射器、射频接收器、信号处理模块、信号收发装置、谐振型声表面温度传感器17、轨道角动量调制器16和轨道角动量解调器7；射频发射器与射频接收器电连接，轨道角动量解调器7输出端与射频接收器和信号处理模块电连接，轨道角动量解调器7输入端与收发装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，其特征在于，包括射频发射器、射频接收器、信号处理模块、信号收发装置、谐振型声表面温度传感器（17）、轨道角动量调制器（16）和轨道角动量解调器（7）；所述的射频发射器与射频接收器电连接，所述的轨道角动量解调器（7）输出端与射频接收器和信号处理模块电连接，轨道角动量解调器（7）输入端与收发装置电连接，所述的射频接收器与信号处理模块电连接，所述的射频发射器与收发装置电连接，所述的轨道角动量调制器（16）与谐振型声表面温度传感器（17）电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，其特征在于，包括射频发射器、射频接收器、信号处理模块、信号收发装置、谐振型声表面温度传感器（17）、轨道角动量调制器（16）和轨道角动量解调器（7）；所述的射频发射器与射频接收器电连接，所述的轨道角动量解调器（7）输出端与射频接收器和信号处理模块电连接，轨道角动量解调器（7）输入端与收发装置电连接，所述的射频接收器与信号处理模块电连接，所述的射频发射器与收发装置电连接，所述的轨道角动量调制器（16）与谐振型声表面温度传感器（17）电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，其特征在于，所述的射频发射器包括扫频信号源（1）、上变频器（2）、本振信号源（3）、滤波器（4）、射频功率放大器（5），所述的扫频信号源（1）、上变频器（2）、滤波器（4）、射频功率放大器（5）依次电连接，所述的本振信号源（3）与上变频器（2）电连接，所述的射频功率放大器（5）输出端与收发装置电连接。3.根据权利要求1所述的一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置，其特征在于，所述的射频接收器包括低噪声放大器（8）、带通滤波器（9）、混频器（10）、低通滤波器（11）、本振信号源（3），所述的低噪声放大器（8）、带通滤波器（9）、混频器（10）、低通滤波器（11）依次电连接，所述的本振信号源（3）与混频器（10）电连接，所述的轨道角动量解调...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟忠，袁志坚，翟柱新，柏东辉，罗伟康，邹钟璐，卢润华，何建宗，黄志才，冯奕军，黄贺平，邱华勇，邓建中，李为，袁咏诗，全源，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44