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技术方案

本实用新型专利技术公开了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，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“塞贝克效应”半导体，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。本实用新型专利技术采用一种零功耗芯片，直接植入高压带电体，进行温度传感的方式，芯片理论功耗为零，弥补了现有技术传感方式的缺陷；采用无线网络传输的模式，真正实现全隔离。本实用新型专利技术的这种技术彻底解决了高电压温度测量的绝缘和供电问题，能够对高压带电体温度进行实时的在线监测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及智能电网状态监测
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，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。本技术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。与现有技术相比，本技术的有益效果是I、本技术采用的零功耗芯片传感器中集成了叉指换能器，底层的半导体以“塞贝克效应”吸取热源，进行能量转换，不需要外部供电，解决了现有技术中的供电难、绝缘难的问题；芯片直接植入高压带电体后，与高压带电体等电位，不会破坏原带电体的高压等势面，避免高电压尖端放电，能保证长期安全稳定运行；2、对高压带电体温度的监测是为了解决高压设备由于温度变化导致机电负荷承受能力下降的问题，应用本技术可以降低电力部门、工矿企业、医疗卫生，石油石化供电系统运营风险，提高系统运行的安全性和稳定性；3、有效预防因施工质量不好，或长期运行老化造成的高压带电接点接触不良而导致的温度过高导致的停电、火灾、甚至爆炸事故，为有针对性的巡检提供依据，消除电力系统运行的安全隐患，提高了电网的安全运行水平；4可以智能化监控高压带电体温度，温升异常主动报警，为电网数字化、智能化提供了保证。附图说明图I是本技术原理结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。如图I所示，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I、数据库6、零功耗芯片传感器7和无线电收发装置3，计算机I和数据库6通过局域网2与无线电收发装置3连接，无线电收发装置3利用无线电波与微型天线4连接，零功耗芯片传感器7与微型天线4无线通信连接。零功耗芯片传感器7为薄型芯片，内部集成压电材料的感温元件，集成有叉指换能器与“塞贝克效应”半导体。一般无线测温传感器都采用捆绑在被测物体表面的方法，在高压带电体5表面采用捆绑法容易造成尖端放电，存在安全隐患，本技术采用表面贴装的工艺，把采用微电子技术设计的薄型零功耗芯片传感器，使用传热涂层材料作为介质，贴装在高压带电体5表面，或者直接埋入高压带电体5内，与高压带电体5形成一个整体等势面，从而降低了尖端放电的可能性。本技术使用时，包含以下实施方式首先，将零功耗芯片传感器7植入到高压带电体5上，植入方法为贴装在高压带电体5表面或置于高压带电体5内，零功耗芯片传感器7中集成了叉指换能器，底层的半导体以“塞贝克效应”吸取热源，进行能量转换，不需要外部供电，因此可以做到理论零功耗，直接植入高压带电体后，与高压带电体5等电位,不会破坏原带电体的高压等势面，避免高电压尖端放电，能保证长期安全稳定运行；其次，零功耗芯片传感器7 —般处于被动接收的休眠状态，在接受到外部无线电召唤信号时，才进行温度采集，无线电收发装置3按程序设定，利用微型电线4，对本区域内的一个或多个零功耗芯片传感器7发出无线电网络召唤信号；·再次，零功耗芯片传感器7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4向无线电接收装置3传回数字编码的无线电反射波，此反射波的频率变化和被测高压带电体5的温度成比例关系；然后，无线电接收装置3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；然后，多个无线电接收装置3将计算后的温度数据转换成标准通信报文，此报文支持最新的IEC61850规约，通过网络双绞线、光纤、RS485等介质组成的局域网进行数据交换并输入到数据库6和计算机I中；最后，计算机I后台通过对温度监测数据库的分析，实时显示温度曲线，并根据高压带电体5的温度历史数据，对高压带电体的状况进行在线故障监测，提前发出提供温升异常声光报警信号，预估高压设备运行寿命，给出检修参考计划。本技术解决传统高压带电体温度测量中由于芯片电池供电引起的电池老化、本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，范林涛，
申请(专利权)人：朱斌，范林涛，
类型：实用新型
国别省市：