一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法技术

本发明专利技术提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法，包括：基于温差能量转换单元将温差转换为电能；基于温差电动势采样单元对电能采样；基于信号处理单元根据温差电动势计算对应的温升；基于无线发送单元实时传输温差数据信号；基于电能稳定单元将温差产生的电能转化为电源电压，以此供电。本发明专利技术通过本身温差产生的电能为传感器供电，进而实现长时间无间断的对变压器的温度进行检测回传；同时，温度检测不通过外部的温度传感器，而是通过本身温差电动势计算变压器温升的数值，直接获取温升，便于对变压器的性能进行评估；此外，本发明专利技术采用无线通讯，无需进行通讯数据线的布线、通信简便、检测精度高。

A kind of passive wireless temperature rise sensor and temperature rise detection method for distribution network transformer

The present invention provides a passive wireless temperature distribution transformer up detection method, sensor and temperature rise based on thermoelectric energy conversion unit includes: the temperature difference is converted to electrical energy; thermalelectromotiveforce sampling unit can sample the power based on the signal processing unit; according to the thermoelectromotive force calculation of the corresponding temperature based on the temperature rise; real-time transmission of data signals based on the wireless transmission unit; stable power unit temperature generated electricity into the power supply voltage based on the power supply. The present invention is produced by itself temperature difference electric energy for sensor power supply, so as to realize the long time without interruption of the transformer temperature detection return; at the same time, temperature detected by the temperature sensor outside, but by itself thermoelectromotive force calculation of transformer temperature rise value, direct access to the temperature rise, to facilitate the performance of transformer were in addition, the evaluation; the invention adopts the wireless communication, without communication data line wiring, communication is simple, high detection precision.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法
本专利技术涉及电网领域，特别是涉及一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法。
技术介绍
电力变压器是电网传输、变电、配电、用电的重要器件，其安全可靠性是保障电力系统可靠运行的重要条件，随着电力系统规模和变压器单机容量的不断增大，其故障对国民经济造成的损失也愈来愈大，因而对变压器的可靠性分析与风险评价越来越重要。需要对变压器的运行健康状态进行监测，及时的消除隐患，保证电力变压器的正常工作。变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，变压器的两个相互绝缘着的绕组，绕在一个铁芯上，通过电磁耦合达到改变电压，输送电能的目的。变压器在运行中会发热，发热的主要原因在于两个方面：铜损(短路损耗)：指变压器一、二次电流流过一次、二次绕组，在绕组电阻上所消耗的能量之和。由于绕组多用铜导线制成，故简称铜损。铜损与一、二次电流的平方成正比，铭牌上所标的铜损系指绕组在75℃通过额定电流时的铜损。另一个损耗为铁损：系指变压器在额定电压下(二次开路)铁芯中消耗的功率，包括激磁损耗和涡流损耗。在实际运行中，变压器铜损是可变的，它和负荷的大小有直接关系，而变压器铁损几乎是恒定不变的，只要变压器运行就存在一个定量的损耗。导致变压器的热效应现象十分明显，热效应作为变压器健康状态的主要特征因素之一。需要建立变压器的热学原理模型，真实反映变压器的运行状态，有效的扑捉、分析变压器的故障信息。热效应是变压器绝缘系统老化的主要因素，其内部温度的准确测量是对智能化变压器的运行非常重要。变压器绕组的真实温度能反映出变压器的负荷、温升过快、局部过热故障。因此对变压器温度的监测就显得十分重要，从而通过对温升的实时跟踪监测，保证变压器的正常运行。目前市场中用于变压器的常见温度传感器大多数带有电源供电线和通信数据线，这样就造成了传感器供电和布线的复杂。市场上也有无线温度传感器，依靠无线射频进行数据的交互，简化了传感器的安装；但是，其供电是通过安装电池来提供电能，需要定期的对传感器进行充电维护，造成流程上的复杂性，容易发生触电事故，同时这种频繁的拆装不利于在高压电力环境下使用。因此，如何在供电和布线简单的前提下，对变压器的温度进行实时监测已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法，用于解决现有技术中电池供电维护困难、流程复杂、容易发生触电事故，以及变压器的通讯数据线布线复杂等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器，所述配电网变压器的无源无线温升传感器至少包括：温差能量转换单元、温差电动势采样单元、信号处理单元、无线发送单元以及电能稳定单元；所述温差能量转换单元将环境温度与变压器内的待测温度的温差转换为电能；所述温差电动势采样单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，对所述温差能量转换单元输出的电能进行采样；所述信号处理单元连接于所述温差电动势采样单元的输出端，根据所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号计算对应的温升；所述无线发送单元连接于所述信号处理单元的输出端，对所述信号处理单元输出的温差数据信号进行传输；所述电能稳定单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，将所述温差能量转换单元输出的电能转化为稳定的电源电压，为所述温差电动势采样单元、所述信号处理单元及所述无线发送单元供电。优选地，所述温差能量转换单元包括半导体温差电池组，所述半导体温差电池组的两端相连形成回路；所述半导体温差电池组的热端置于所述变压器的待测温度中、冷端置于所述环境温度中，通过所述待测温度与所述环境温度的温差产生直流电。优选地，所述温差电动势采样单元为模数转换器，通过模数转换实现采样。优选地，所述信号处理单元包括温度转换模块及温度量化模块；所述温度转换模块接收所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号，将所述温差电动势采样信号转换为对应的温升；所述温度量化模块连接于所述温度转换模块的输出端，将所述温度转换模块输出的温升进行量化以得到所述温升数据信号。优选地，所述电能稳定单元包括升压模块及稳压模块；所述升压模块接收所述温差能量转换单元输出的电能，将所述电能的电压升高，以获得所述电源电压；所述稳压模块连接于所述升压模块的输出端，用于稳定所述电源电压并控制供电方向。更优选地，所述稳压模块包括整流桥。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种配电网变压器的无源无线温升检测方法，所述配电网变压器的无源无线温升检测方法至少包括：将环境温度与变压器内的待测温度的温差转换为电能；对所述电能进行采样，以得到温差电动势采样信号；根据所述温差电动势采样信号计算对应的温升，并将计算得到的温升转化为温升数据信号；将所述温升数据信号以无线方式进行传输；将所述环境温度与所述变压器内的待测温度的温差产生的电能转化为电源电压，用以供电。优选地，利用热电效应，藉由变压器中的待测温度与环境温度形成闭合回路产生电流，进而产生温差电动势。优选地，所述配电网变压器的无源无线温升检测方法进一步包括：对所述温差电动势进行采样，采用均值方差的方式计算对应温升，并将温升进行模数转换以得到所述温升数据信号。更优选地，所述温升与所述温差电动势满足如下关系式：E＝α(T1-T2)，其中，E为温差电动势，α为常数，T1为所述待测温度，T2为所述环境温度。优选地，所述配电网变压器的无源无线温升检测方法进一步包括：对所述电能进行升压以获得电源电压，基于整流桥对所述电源电压进行稳压并控制所述电源电压的供电方向。如上所述，本专利技术的配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法，具有以下有益效果：本专利技术提供一种配电网变压器的无源无线温升传感器及温升检测方法，通过本身温差产生的电能为传感器的运行过程供电，进而实现长时间无间断的对变压器的温度进行检测并回传，使得变压器的热效应更加凸现更加全面，进而全面评价变压器的健康状态；同时，温度检测不通过外部的温度传感器，而是通过本身温差电动势计算变压器温升的数值，直接获取温升，便于对变压器的性能进行评估；此外，本专利技术采用无线通讯，无需进行通讯数据线的布线、通信简便、检测精度高。附图说明图1显示为本专利技术的配电网变压器的无源无线温升传感器的结构示意图。图2显示为本专利技术的信号处理单元的结构示意图。元件标号说明1配电网变压器的无源无线温升传感器11温差能量转换单元12温差电动势采样单元13信号处理单元131温度转换模块132温度量化模块14无线发送单元15电能稳定单元S1～S5步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网变压器的无源无线温升传感器，其特征在于，所述配电网变压器的无源无线温升传感器至少包括：温差能量转换单元、温差电动势采样单元、信号处理单元、无线发送单元以及电能稳定单元；所述温差能量转换单元将环境温度与变压器内的待测温度的温差转换为电能；所述温差电动势采样单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，对所述温差能量转换单元输出的电能进行采样；所述信号处理单元连接于所述温差电动势采样单元的输出端，根据所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号计算对应的温升；所述无线发送单元连接于所述信号处理单元的输出端，对所述信号处理单元输出的温差数据信号进行传输；所述电能稳定单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，将所述温差能量转换单元输出的电能转化为稳定的电源电压，为所述温差电动势采样单元、所述信号处理单元及所述无线发送单元供电。

【技术特征摘要】
1.一种配电网变压器的无源无线温升传感器，其特征在于，所述配电网变压器的无源无线温升传感器至少包括：温差能量转换单元、温差电动势采样单元、信号处理单元、无线发送单元以及电能稳定单元；所述温差能量转换单元将环境温度与变压器内的待测温度的温差转换为电能；所述温差电动势采样单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，对所述温差能量转换单元输出的电能进行采样；所述信号处理单元连接于所述温差电动势采样单元的输出端，根据所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号计算对应的温升；所述无线发送单元连接于所述信号处理单元的输出端，对所述信号处理单元输出的温差数据信号进行传输；所述电能稳定单元连接于所述温差能量转换单元的输出端，将所述温差能量转换单元输出的电能转化为稳定的电源电压，为所述温差电动势采样单元、所述信号处理单元及所述无线发送单元供电。2.根据权利要求1所述的配电网变压器的无源无线温升传感器，其特征在于：所述温差能量转换单元包括半导体温差电池组，所述半导体温差电池组的两端相连形成回路；所述半导体温差电池组的热端置于所述变压器的待测温度中、冷端置于所述环境温度中，通过所述待测温度与所述环境温度的温差产生直流电。3.根据权利要求1所述的配电网变压器的无源无线温升传感器，其特征在于：所述温差电动势采样单元为模数转换器，通过模数转换实现采样。4.根据权利要求1所述的配电网变压器的无源无线温升传感器，其特征在于：所述信号处理单元包括温度转换模块及温度量化模块；所述温度转换模块接收所述温差电动势采样单元输出的温差电动势采样信号，将所述温差电动势采样信号转换为对应的温升；所述温度量化模块连接于所述温度转换模块的输出端，将所述温度转换模块输出的温升进行量化以得到所述温升数据信号。5.根据权利要求1所述的配电网变压器的无源无线温升传...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁方林，陈亮，贾萌萌，毛嘉，于剑锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31