一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统技术方案

本发明专利技术提供一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，包括若干设置在高压设备待测点的温度检测模块、发射模块、通讯接口和控制层，温度检测模块与所述发射模块之间采用2.4G无线技术进行组网通讯，所述发射模块采用了共振磁耦合的无线电能传输方式为所述温度检测模块进行供能并将检测数据收集汇总，所述发射模块通过其内置的通讯接口上传检测温度信息和预处理信息至控制层，由服务器进行温度检测信息的储存和处理，并将相应的信息显示在对应的站内显示控制终端和远方显示控制终端上。本发明专利技术把无线供电引入电气设备测温装置中，利用了无线供电具有持续供电、隔离绝缘的技术优势，实现温度信息的实时传输，完成对电力设备的温度监测。

A wireless temperature measurement system with resonance magnetic coupling induction power supply and self energy supply

【技术实现步骤摘要】
一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统
本专利技术属于测温
，具体涉及一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统。
技术介绍
电力设备发热是电网发生故障的主要诱因之一，为了提高电网稳定性，需要加强对电力设备温度的检测，安装温度测量系统。目前高压电力设备温度测量系统的一个主要难题在于温度传感器的供电问题，传统的供电方式如电池供电、高压电容降压供电等存在一定的缺陷，无法满足高压环境的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，把无线供电引入电气设备测温装置中，利用了无线供电具有持续供电、隔离绝缘的技术优势，实现温度信息的实时传输，完成对电力设备的温度监测。本专利技术提供了如下的技术方案：一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，包括若干设置在高压设备待测点的温度检测模块、发射模块、通讯接口和控制层，所述温度检测模块与所述发射模块之间采用2.4G无线技术进行组网通讯，所述发射模块采用了共振磁耦合的无线电能传输方式为所述温度检测模块进行供能并将检测数据收集汇总，同时对数据进行预处理，每个温度检测模块均带有唯一编码，发射模块收集检测数据后与设置阈值进行比对，结合温度检测模块编码，判定同一高压设备上各温度检测点的工作状态；所述发射模块通过其内置的通讯接口上传检测温度信息和预处理信息至控制层，控制层包括站内控制平台和远方控制平台的服务器，由服务器进行温度检测信息的储存和处理，并将相应的信息显示在对应的站内显示控制终端和远方显示控制终端上，同样在站内控制平台或远方控制平台上对测温系统进行设置和控制，设置和控制信息同样通过通讯接口传输至发射模块，再转发至温度检测模块完成设置流程。优选的，所述发射模块包括依次连接的自取能模块、高频逆变电路、发射线圈、接收线圈和整流电路，自取能模块从用电设备获取电能转变为稳定直流电，高频逆变电路在此直流电的基础上进行逆变，输出用于供给发射线圈的高频交流电，发射线圈和接收线圈满足共振磁耦合，具有相同的共振频率，接收线圈从发射线圈获得的高效传输电能输出交流电至整流电路，整流电路完成交流电整流和降压，输出稳压直流电为温度检测模块供给。优选的，所述自取能模块包括CT取电电路、电源转换模块、超级电容和锂电池并联电路，CT取电电路通过电流的隔离变换实现部分电能从导线到电源转换模块的转移，电源转换模块将来自CT取电电路的电流进行控制，使之转换成目标应用所需的可控稳定输出，所述CT取电电路和电源转换模块结合超级电容与锂电池实现一次电流在波动时电源能够为负载提供稳定的直流电压，按照马斯三定律调节超级电容和锂电池的充放电策略，延长超级电容和锂电池的寿命，实现超级电容和锂电池协同平抑能量。优选的，所述自取能模块采用间歇控制方案和数学搜索算法，在一次侧电压波动的情况下，对取能过程中最大能量点的快速跟踪，确保取能最大化和取能充足，结合超级电容与锂电池，通过调节机制，以实现一次电流在波动时电源为发射模块和测温系统提供稳定的直流电压。优选的，所述超级电容为后续发射模块和锂电池供电，锂电池为发射模块供电；当输电线路一次侧电流足够大时，超级电容同时为锂电池和发射模块后续供电，此时锂电池只充电不放电；当输电线路一次侧电流降低时，此时断开锂电池充电电路，超级电容只为发射模块后续供电。本专利技术的有益效果是：本专利技术结合高压感应取能、能量平抑、无线电能传输等技术为无线测温系统进行可靠供电；针对变电站高压设备，设计建立取能线圈模型，采用间歇控制方案和数学搜索算法，实现对最大能量点的快速跟踪，以确保取能充足；结合超级电容和锂电池特性，按照马斯三定律调节电池充放电规律，实现对能量的平和调节及延长电池寿命；采用共振磁耦合无线电能传输技术，保证各个温度测量点的持续稳定供能；采用近场通讯和远距离通信，实现温度信息的实时传输，完成对电力设备的温度监测。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术系统结构示意图；图2是本专利技术无线测温传感器监测方案示意图；图3是本专利技术结合超级电容与锂电池的电流互感器取电方案示意图；图4是本专利技术自取能模块能量流程图；图5是本专利技术共振磁耦合无线电能传输方案示意图。具体实施方式如图1所示，一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，为实现对站内高压设备的监测，采用无线测温一体化系统方案，采取模块化和分级化相结合的设计，一方面可以提高温度检测模块布置的灵活性，满足高压设备的测温需求，另一方面也提高了系统的可维护性和可扩展性。由于变电站内所需测温的高压设备较多，并且存在一个高压设备需要同时对若干个点取样的情况，因此在温度监测系统中将每个高压设备划分成同一级的独立分区。对于同一高压设备上，若干个温度检测模块放置在待测点，由至少一个位于该高压设备上的发射模块进行供能，温度检测模块与发射模块间采用2.4G无线技术进行组网通讯，由发射模块将其所供能的温度检测模块的检测数据收集汇总，同时对数据进行预处理。每个温度检测模块均带有唯一编码，发射模块收集检测数据后与设置阈值进行比对，结合温度检测模块编码，判定同一高压设备上各温度检测点的工作状态。站内所需测温的高压设备上的温度信息由发射模块通过其内置的通讯接口上传，形成通讯层，由于每个发射模块均带有唯一编码，即实现了对站内高压设备的辨别，同时通讯接口所上传的温度信息中包含了预处理的工作状态判定信息。通过设置通信接口协议及组网方式可以实现温度检测信息的按需传输，形成控制层。可以分别传输至站内控制平台和远方控制平台的服务器上，由服务器完成温度检测信息的储存和处理，并将相应的信息显示在对应的站内显示/控制终端和远方显示/控制终端上。操作人员同样可以在站内控制平台或远方控制平台上对测温系统进行设置和控制，设置和控制信息同样通过通讯接口传输至发射模块，再转发至温度检测模块完成设置流程。最终实现的无线测温系统，可以实现对监测数据的存储和分析，并且能自主对监测数据进行分析采取对应措施，同时引入2.4G可以实现同一设备上不同温度采样点的监测数据汇总，汇总后数据可存储于站内屏柜，上述温度监测数据可以接入站控平台或统一调度中心的远方控制平台。如图2所示，为了满足待测电力设备的绝缘和电磁兼容要求，采用了共振磁耦合的无线电能传输给温度检测传感器模块供能，采用了2.4G无线技术进行近距离组网通讯，实现传感器工作状态、测量温度等信息实时传输。由于2.4G无线技术有着功耗低、模块体积小、成本低廉、通讯可加密、传输延时低、可靠性高、组网灵活等优势，有利于降低温度检测模块的体积和功耗，同时可以形成一个发射模块对多个温度检测模块供电，多个温度检测模块通过2.4G无线技术传输数据至一个发射模块的系统布局，实现了对不同用电设备的灵活检测，具体的，如图2所示，就近安装在电力设备上的温度检测模块对改点的温度进行采样，内置的采样模块将温度数据以数字信号的方式传输至传感器模块2.4G无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，其特征在于，包括若干设置在高压设备待测点的温度检测模块、发射模块、通讯接口和控制层，所述温度检测模块与所述发射模块之间采用2.4G无线技术进行组网通讯，所述发射模块采用了共振磁耦合的无线电能传输方式为所述温度检测模块进行供能并将检测数据收集汇总，同时对数据进行预处理，每个温度检测模块均带有唯一编码，发射模块收集检测数据后与设置阈值进行比对，结合温度检测模块编码，判定同一高压设备上各温度检测点的工作状态；所述发射模块通过其内置的通讯接口上传检测温度信息和预处理信息至控制层，控制层包括站内控制平台和远方控制平台的服务器，由服务器进行温度检测信息的储存和处理，并将相应的信息显示在对应的站内显示控制终端和远方显示控制终端上，同样在站内控制平台或远方控制平台上对测温系统进行设置和控制，设置和控制信息同样通过通讯接口传输至发射模块，再转发至温度检测模块完成设置流程。/n

【技术特征摘要】
1.一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，其特征在于，包括若干设置在高压设备待测点的温度检测模块、发射模块、通讯接口和控制层，所述温度检测模块与所述发射模块之间采用2.4G无线技术进行组网通讯，所述发射模块采用了共振磁耦合的无线电能传输方式为所述温度检测模块进行供能并将检测数据收集汇总，同时对数据进行预处理，每个温度检测模块均带有唯一编码，发射模块收集检测数据后与设置阈值进行比对，结合温度检测模块编码，判定同一高压设备上各温度检测点的工作状态；所述发射模块通过其内置的通讯接口上传检测温度信息和预处理信息至控制层，控制层包括站内控制平台和远方控制平台的服务器，由服务器进行温度检测信息的储存和处理，并将相应的信息显示在对应的站内显示控制终端和远方显示控制终端上，同样在站内控制平台或远方控制平台上对测温系统进行设置和控制，设置和控制信息同样通过通讯接口传输至发射模块，再转发至温度检测模块完成设置流程。


2.根据权利要求1所述的一种共振磁耦合感应取电自供能无线测温系统，其特征在于，所述发射模块包括依次连接的自取能模块、高频逆变电路、发射线圈、接收线圈和整流电路，自取能模块从用电设备获取电能转变为稳定直流电，高频逆变电路在此直流电的基础上进行逆变，输出用于供给发射线圈的高频交流电，发射线圈和接收线圈满足共振磁耦合，具有相同的共振频率，接收线圈从发射线圈获得的高效传输电能输出交流电至整流电路，整流电路完成交流电整流和降压...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国军，杨鹏洁，李秀琼，
申请(专利权)人：云南恒协科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53