[发明专利]一种自取能无线温度传感器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网中的信息传感集成领域，具体涉及一种自取能无线温度传感器及其实现方法。

背景技术

随着中国经济的迅速发展，对电力能源的需求也成几何级增长，而作为电能传输转换中的重要设备如高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等在长期运行过程中，开关的触电和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，对这些发热部位的温度检测并报警，可以避免火灾事故的发生，减少经济损失及大规模停电等社会影响。

目前电力系统对于变电站高压开关设备的常规测温方法是依靠人力及红外测温仪进行定时巡检，这种方法不仅耗费大量人力，也不能对温度测量点部位的温度变化进行实时监测。而且目前无线测温方案中，大部分的测温产品的工作电源均采用电池或CT取电模式。电池的使用存在一个使用寿命的问题，使用一段时间后电池耗尽就需要更换电池，而且电池的泄露和爆炸都会带来安全隐患。CT取电存在体积大、安装不变的问题，并且在超强磁场中会产生振动和发送，对电力设备造成严重的危害。因而现有提出的在线测量方案中由于温度传感器安装在被测点如高压开关柜中的导电臂上，如何解决测温装置体积大、测温装置的供电问题是现有技术的瓶颈所在。

并且，现有的一些测温方案中采取的是电流感应取能方式，其原理是依靠高压线路中流过的交流电通过线圈感应来获得能量，原理类似于变压器，此时的变压器源级线圈是单扎的、次级是多扎线圈，当高压线中有交流电流过时就会在次级产生感应电流，从而获得能量。采用这种电流感应取能方式，当高压线路中的电流强度随负载多少而波动较大时，电源提供的能量也会很不稳定，甚至会有断电的危险，所以电流感应取能方式很不稳定，不适合为微控设备提供能量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种自取能无线温度传感器及其实现方法，解决了现有技术存在的供电难、体积大、使用寿命有限等技术问题。

本发明提供的一种自取能无线温度传感器，其改进之处在于，包括自取能无线温度传感芯片和电场耦合极板；

所述自取能无线温度传感芯片包括微控制器、自取能模块、温度传感模块、存储器和无线通信模块；所述微控制器分别与所述自取能模块、温度传感模块、存储器和无线通信模块通信；所述自取能模块与所述无线通信模块通信；所述温度传感模块与所述存储器连接；所述微控制器、自取能模块、温度传感模块、存储器和无线通信模块集成在一片芯片上；

所述电场耦合极板设置在变电站内开关设备测温点旁的高压带电器件的上方，并与所述自取能模块连接。

其中，所述自取能模块用于给所述自取能无线温度传感芯片供电，其包括整流器、储能电容、DC-DC转换器和电源管理模块；

所述整流器的交流端与所述电场耦合极板相连接，直流端依次与所述储能电容和DC-DC转换器连接；

所述电源管理模块与所述储能电容连接，用于监测储能电容中能量积累情况，并发出控制脉冲启动所述DC-DC转换器。

其中，所述自取能模块基于电场耦合原理，其中的整流器收集所述电场耦合极板与所述高压带电器件之间的等效电容在交流高压下产生的位移电流，并转成直流后为所述储能电容充电。

其中，所述温度传感模块包括连接的温度传感器和A/D转换模块；所述温度传感器用于测量被测变电站设备发热点处的温度；所述A/D转换模块将所述温度传感器采集到的模拟信号转换成数字信号送到微控制器中进行数据处理。

其中，所述无线通信模块用于将所述自取能无线温度传感芯片采集得到的温度信息以无线射频方式发射给上位机或其他芯片。

其中，所述微控制器、自取能模块、温度传感模块、存储器和无线通信模块采用CMOS工艺实现并集成于一个芯片上。

其中，所述微控制器采用高性能、高集成度、低功耗的MIPS架构的16位处理器内核，用于负责所述芯片的设备控制，任务分配与调度，数据的整合与转储任务。

本发明基于另一目的提出的一种自取能无线温度传感芯片的实现方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将电场耦合极板安装在变电站内开关设备测温点旁的高压带电器件的上方；

（2）自取能模块与所述电场耦合极板相连接，为无线温度传感芯片供电；

（3）温度传感模块测量被测变电站设备发热点处的温度，将温度值传给微控制器，并通过存储器保存数据；

（4）所述微控制器根据预设的测温时间间隔控制温度传感模块进行温度采集，并将采集得到的温度数据通过无线通信模块传给上位机。