配电柜及其在线温度监测系统技术方案

本发明专利技术涉及配电柜的安全监测领域，尤其是配电柜及其在线温度监测系统。配电柜在线温度监测系统，包括后台服务器和配电柜，配电柜内设置低功耗近红外芯片、温敏探针和控制器，低功耗近红外芯片激发温敏探针，控制器读取和存储温敏探针监测的数据，控制器与后台服务器通信连接，后台服务器对配电柜内的温度进行实时在线监测；温敏探针是稀土掺杂氟化物材料。本发明专利技术温度探测准确度，因此能够很好应用于配电柜的在线温度监测。同时采用近红外芯片为激发源，从而降低了测温系统的成本。从而降低了测温系统的成本。从而降低了测温系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
配电柜及其在线温度监测系统


[0001]本专利技术涉及配电柜的安全监测领域，尤其是配电柜及其在线温度监测系统。

技术介绍

[0002]随着科技的快速发展，电力设备的需求与日俱增。配电柜是电力系统的一个重要设备，能够及时开断电力线路，防止因线路故障引起的安全事故，其结构简单且易操作，被广泛应用于开关站、小区配电室、箱式变电站内。配电柜一般工作在高电压、大电流和强磁场环境中，其内部触点的结合处因表面氧化、腐蚀、老化等原因导致电阻增大，从而造成局部温度升高，而热量不断积累，存在安全隐患。由于局域温度是一个重要的变化参数，对其温度进行在线监控能够避免因高温故障引起火灾事故，保证整个电力系统的安全可靠运行。
[0003]通常采用人工检查的方法监测配电柜内部的温度，即人工每隔一段时间打开配电柜，用红外测温仪对配电柜的主要接线柱进行测温，由于人工对配电柜测温时需打开配电柜门，有可能造成人员伤害，此外，这种监测方法繁琐，难以实现实时监测。荧光测温法具有高空间分辨率，快响应以及远距离测量的特点，能够实现配电柜的远距离实时在线监测。这种监测技术最核心的部分是温敏探针，需要具有高测温灵敏度，从而实现高温度分辨率。为了避免背景荧光，通常采用近红外激光激发的上转换材料作为温敏探针，在搭建温度监测系统时，近红外激光激发的温敏探针大多使用主要通过发射峰位于980nm附近的高功率激光器激发，因此需要配备高功率激光器，使用成本高。此外，现有的荧光测温结构例如中国专利公开号为CN206514975U的应用于高压开关柜的荧光光纤测温装置所述，主体部分包括荧光温度传感器探头、荧光光纤温度解调仪和主机，荧光光纤温度解调仪包括光模块体结构和光电转换电路，光模块体结构包括支撑体、发光二极管、分光片、透镜、连接头和光电传感器。这种测温装置结构复杂，不仅成本高，而且安装过程复杂。配电柜的安全环境温度范围为
‑
25℃~ 40℃，且平均值不超过35℃。因此，实现在
‑
25℃~ 40℃范围内的低成本高灵敏度温度探测，在配电柜的实时在线温度监测领域具有重要的应用前景。

技术实现思路

[0004]为了实现配电柜低成本高灵敏度的温度探测，本申请的一个目的是提供一种使用成本低、通过低功耗近红外芯片激发的在线温度监测系统；本专利技术的另一个目的是提供一种在
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25℃~ 40℃范围内温度探测准确度高的温敏探针和配电柜。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：配电柜在线温度监测系统，包括后台服务器和配电柜，配电柜内设置低功耗近红外芯片、温敏探针和控制器，低功耗近红外芯片激发温敏探针，控制器读取和存储温敏探针监测的数据，控制器与后台服务器通信连接，后台服务器对配电柜内的温度进行实时在线监测；低功耗近红外芯片的主发射峰位于820
‑
860nm之间；温敏探针是稀土掺杂氟化物材料。
[0006]作为优选，低功耗近红外芯片额发射峰为850nm。
[0007]作为优选，稀土掺杂氟化物材料是级联能量传递型氟化物，发射峰位于525
‑
545nm。
[0008]作为优选，级联能量传递型氟化物材料包括锂离子、敏化离子Nd
3+
和激活离子Yb
3+
，通过掺杂锂离子使晶格收缩，缩短敏化离子Nd
3+
与激活离子Yb
3+
在晶格中的距离，增大Nd
3+
离子到Yb
3+
离子的能量传递效率。级联能量传递型氟化物材料包括Er
3+
离子，以Yb
3+
离子作为能量桥接中心，增加能量传递过程，提高Nd
3+
离子到Er
3+
离子的间接能量传递效率，实现了Er
3+
离子在低功耗近红外芯片激发下的荧光发射。包括Cs
+
离子，掺杂Cs
+
离子降低体系的声子能量，减少Er
3+
离子的无辐射弛豫几率。
[0009]一种温敏探针，温敏探针是级联能量传递型氟化物材料。
[0010]作为优选，级联能量传递型氟化物材料的分子式为Na
0.7
Cs
0.3
ScF4:Yb/Er@Na
0.8
Li
0.2
ScF4:Nd/Yb。
[0011]温敏探针的制备方法包括以下步骤：（1）将乙酸钠、乙酸铯、乙酸钪、乙酸镱、乙酸铒、油酸、十八烯、油胺，在室温下加入到容器中，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（2）待步骤（1）中的溶液冷却至室温后，加入氟化铵，随后在氮气保护条件下，升温至290
‑
320 o
C，并保温70
‑
90分钟；（3）待步骤（2）中的溶液冷却至室温后，加入乙醇离心得到沉淀，并用乙醇和环己烷的混合液洗涤产物，然后于40 ～80 o
C烘干后得到产物；（4）将乙酸钠、乙酸锂、乙酸钪、乙酸钕、乙酸镱、油酸、十八烯和油胺，在室温下加入到容器中，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（5）待步骤（4）中的溶液冷却至室温后，加入步骤（3）所得产物，升温至100～150
o
C，并保温40
‑
70分钟；（6）待步骤（5）中的溶液冷却至室温后，加入氟化铵，随后在氮气保护条件下，迅速升温至290
‑
320 o
C，并保温70
‑
90分钟；（7）待步骤（6）中的溶液冷却至室温后，加入乙醇离心得到沉淀，并用乙醇和环己烷的混合液洗涤产物，然后于40 ～80 o
C烘干后得到温敏探针；配电柜，其内设置激发源和温敏探针，激发源是低功耗近红外芯片。
[0012]采用了上述技术方案的温敏探针，为了使探针能够从近红外芯片有效地吸收能量并实现能量传递，通过掺杂锂离子使晶格收缩，缩短敏化离子Nd
3+
与激活离子Yb
3+
在晶格中的距离，增大Nd
3+
离子到Yb
3+
离子的能量传递效率，使其能够高效地吸收近红外芯片发射出来的光子能量；为了实现Er
3+
离子的发光，以Yb
3+
离子作为能量桥接中心，即增加Yb
3+
离子到Yb
3+
离子的能量传递过程，从而大幅提高了Nd
3+
离子到Er
3+
离子的间接能量传递效率，实现了Er
3+
离子在近红外芯片激发下的荧光发射；为了进一步提高Er
3+
离子的发光效率，通过掺杂Cs
+
离子，降低了体系的声子能量，减少了Er
3+
离子的无辐射弛豫几率，进而大幅提高了其发光效率。本专利技术的温敏探针，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.配电柜在线温度监测系统，包括后台服务器和配电柜，其特征在于配电柜内设置低功耗近红外芯片、温敏探针和控制器，低功耗近红外芯片激发温敏探针，控制器读取和存储温敏探针监测的数据，控制器与后台服务器通信连接，后台服务器对配电柜内的温度进行实时在线监测；低功耗近红外芯片的主发射峰位于820
‑
860nm之间；温敏探针是稀土掺杂氟化物材料。2.根据权利要求2所述的配电柜在线温度监测系统，其特征在于低功耗近红外芯片的主发射峰是850nm。3.根据权利要求1所述的配电柜在线温度监测系统，其特征在于稀土掺杂氟化物材料是级联能量传递型氟化物，发射峰位于510
‑
570nm之间。4.根据权利要求3所述的配电柜在线温度监测系统，其特征在于稀土掺杂氟化物材料包括锂离子、敏化离子Nd
3+
和激活离子Yb
3+
，通过掺杂锂离子使晶格收缩，缩短敏化离子Nd
3+
与激活离子Yb
3+
在晶格中的距离，增大Nd
3+
离子到Yb
3+
离子的能量传递效率。5.根据权利要求4所述的配电柜在线温度监测系统，其特征在于稀土掺杂氟化物材料包括Er
3+
离子，以Yb
3+
离子作为能量桥接中心，增加能量传递过程，提高Nd
3+
离子到Er
3+
离子的间接能量传递效率，实现了Er
3+
离子在低功耗近红外芯片激发下的荧光发射。6.根据权利要求5所述的配电柜在线温度监测系统，其特征在于稀土掺杂氟化物材料包括Cs
+
离子，掺杂Cs
+
离子降低体系的声子能量，减少Er
3+
离子的无辐射弛豫几率。7.一种温敏探针，其特征在于温敏探针是级联能量传递型氟化物材...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫振华，麻金平，雷磊，
申请(专利权)人：杭州广银电力设备实业有限公司，
类型：发明
国别省市：