一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統，包含計算機、數據庫、零功耗芯片傳感器和無線電收發裝置，零功耗芯片傳感器內部集成壓電材料的感溫元件，集成有叉指換能器與“塞貝克效應”半導體，零功耗芯片傳感器為薄型芯片，使用傳熱涂層材料作為介質，貼裝在高壓帶電體表面。本實用新型專利技術采用一種零功耗芯片，直接植入高壓帶電體，進行溫度傳感的方式，芯片理論功耗為零，彌補了現有技術傳感方式的缺陷；采用無線網絡傳輸的模式，真正實現全隔離。本實用新型專利技術的這種技術徹底解決了高電壓溫度測量的絕緣和供電問題，能夠對高壓帶電體溫度進行實時的在線監測。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及智能電網狀態監測
，具體是涉及一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統。
技術介紹
發電廠、變電站的高壓開關柜、母線接頭、室外刀閘開關等重要高壓帶電設備在長期運行過程中，開關觸點和母線的連接點因老化或接觸電阻過大而發熱，并形成惡性循環升溫、膨脹、收縮、氧化、電阻增大、再度升溫，造成設備過熱甚至出現嚴重事故。因此對電力高壓帶電設備的溫度進行密切監測，是保障電力設備運行可靠的必備手段。 現有技術中，對高壓帶電設備溫度監測方法有測溫蠟片法、光纖測溫法、紅外測溫法和有源無線測溫法。測溫蠟片法采用測溫蠟片實現溫度監測，測溫蠟片是一種會變色的不干膠貼紙，由背面帶有的不干膠粘貼被測點，顏色變化指示過熱的新型不可逆示溫類產品，當被測點溫度高于變色額定溫度時，變色示溫片即由原始白色變成過熱后的黑色，并永遠保持過熱后的黑色。測溫蠟片法中使用的測溫蠟片具有不可逆性，只能一次性使用，同時也不具備實時數據記錄和精確測量的功能，因此，該溫度監測方式常常需要人工去目測，安裝點的視線易被遮擋，精確度不高、使用不便。紅外測溫法采用紅外測溫儀接收被測量點幅射出的遠紅外波，通過判斷遠紅外波長來實現測量點溫度的測量，紅外測溫儀適合人工巡查測溫，因為使用比較靈活，現在已經成為220kV以上高壓電力設備溫度檢測的一個主要手段。但是這種測溫法所采用的設備體積較大，成本高，精度得不到保證，無法實現在線實時監測；此外，紅外線無法繞射透過遮擋物，限制了紅外測溫法在一些場合的應用。光纖測溫法是探測光纜鋪設在待測的設備上，光經放大后，由光纖傳達到熱敏材料部分，然后反射回一個與自身溫度相對應的脈沖光信號，信號經過處理即可求得實時溫度。此種測溫法中采用的光纖具有易折、易斷的特性，安裝復雜，設備造價高，特別是積累灰塵后將導致光纖沿面放電，俗稱“爬電”，絕緣性降低，具有安全隱患。無線測溫法采用電池或者小CT取能給測溫芯片供電，再將測溫芯片得到的信號通過無線芯片無線發出。該測溫法雖然實現了溫度信號的無線傳輸，但是由于該方案屬于有源方案，傳感頭需要電池供電或者小CT取能供電，電池供電存在需要定時更換電池，而且電池在夏季抗高溫能力較差，給電力部門的運營帶來影響；而小CT取能則存在若接頭電流較小，電能無法取出，傳感頭停止工作，若接頭電流較大，則容易燒壞小CT直至燒壞傳感頭。所謂小CT就是一個小變壓器，它可以通過感應高壓母線上的交變電流取得電能，采用CT取能，傳感頭體積較大，而且布放的位置對取能效率影響很大，缺乏普遍適應性。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統，解決現有高電壓環境下帶電體溫度測量中供電難、絕緣難的問題。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統，包含計算機、數據庫、零功耗芯片傳感器和無線電收發裝置，其特征是所述計算機和數據庫通過局域網與無線電收發裝置連接，無線電收發裝置利用無線電波與微型天線連接，所述零功耗芯片傳感器與微型天線無線通信連接。所述零功耗芯片傳感器內部集成壓電材料的感溫元件，集成有叉指換能器與半導體，半導體具有塞貝克效應。所述零功耗芯片傳感器為薄型芯片，使用傳熱涂層材料作為介質，貼裝在高壓帶電體表面或置于高壓帶電體內。所述零功耗芯片傳感器與高壓帶電體等電位，與高壓帶電體形成一個整體等勢 面。與現有技術相比，本技術的有益效果是I、本技術采用的零功耗芯片傳感器中集成了叉指換能器，底層的半導體以“塞貝克效應”吸取熱源，進行能量轉換，不需要外部供電，解決了現有技術中的供電難、絕緣難的問題；芯片直接植入高壓帶電體后，與高壓帶電體等電位，不會破壞原帶電體的高壓等勢面，避免高電壓尖端放電，能保證長期安全穩定運行；2、對高壓帶電體溫度的監測是為了解決高壓設備由于溫度變化導致機電負荷承受能力下降的問題，應用本技術可以降低電力部門、工礦企業、醫療衛生，石油石化供電系統運營風險，提高系統運行的安全性和穩定性；3、有效預防因施工質量不好，或長期運行老化造成的高壓帶電接點接觸不良而導致的溫度過高導致的停電、火災、甚至爆炸事故，為有針對性的巡檢提供依據，消除電力系統運行的安全隱患，提高了電網的安全運行水平；4可以智能化監控高壓帶電體溫度，溫升異常主動報警，為電網數字化、智能化提供了保證。附圖說明圖I是本技術原理結構示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本技術。應理解，這些實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。如圖I所示，一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統，包含計算機I、數據庫6、零功耗芯片傳感器7和無線電收發裝置3，計算機I和數據庫6通過局域網2與無線電收發裝置3連接，無線電收發裝置3利用無線電波與微型天線4連接，零功耗芯片傳感器7與微型天線4無線通信連接。零功耗芯片傳感器7為薄型芯片，內部集成壓電材料的感溫元件，集成有叉指換能器與“塞貝克效應”半導體。一般無線測溫傳感器都采用捆綁在被測物體表面的方法，在高壓帶電體5表面采用捆綁法容易造成尖端放電，存在安全隱患，本技術采用表面貼裝的工藝，把采用微電子技術設計的薄型零功耗芯片傳感器，使用傳熱涂層材料作為介質，貼裝在高壓帶電體5表面，或者直接埋入高壓帶電體5內，與高壓帶電體5形成一個整體等勢面，從而降低了尖端放電的可能性。本技術使用時，包含以下實施方式首先，將零功耗芯片傳感器7植入到高壓帶電體5上，植入方法為貼裝在高壓帶電體5表面或置于高壓帶電體5內，零功耗芯片傳感器7中集成了叉指換能器，底層的半導體以“塞貝克效應”吸取熱源，進行能量轉換，不需要外部供電，因此可以做到理論零功耗，直接植入高壓帶電體后，與高壓帶電體5等電位,不會破壞原帶電體的高壓等勢面，避免高電壓尖端放電，能保證長期安全穩定運行；其次，零功耗芯片傳感器7 —般處于被動接收的休眠狀態，在接受到外部無線電召喚信號時，才進行溫度采集，無線電收發裝置3按程序設定，利用微型電線4，對本區域內的一個或多個零功耗芯片傳感器7發出無線電網絡召喚信號；·再次，零功耗芯片傳感器7接收到召喚信號被喚醒后，將無線電信號發射到芯片內部能感應溫度的壓電材料的表面，然后通過微型天線4向無線電接收裝置3傳回數字編碼的無線電反射波，此反射波的頻率變化和被測高壓帶電體5的溫度成比例關系；然后，無線電接收裝置3接收到數字編碼的反射波，再轉換成電信號，換算后得到被測高壓帶電體的溫度；然后，多個無線電接收裝置3將計算后的溫度數據轉換成標準通信報文，此報文支持最新的IEC61850規約，通過網絡雙絞線、光纖、RS485等介質組成的局域網進行數據交換并輸入到數據庫6和計算機I中；最后，計算機I后臺通過對溫度監測數據庫的分析，實時顯示溫度曲線，并根據高壓帶電體5的溫度歷史數據，對高壓帶電體的狀況進行在線故障監測，提前發出提供溫升異常聲光報警信號，預估高壓設備運行壽命，給出檢修參考計劃。本技術解決傳統高壓帶電體溫度測量中由于芯片電池供電引起的電池老化、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓帶電體零功耗芯片植入式無線網絡溫度監測系統，包含計算機、數據庫、零功耗芯片傳感器和無線電收發裝置，其特征是：所述計算機和數據庫通過局域網與無線電收發裝置連接，無線電收發裝置利用無線電波與微型天線連接，所述零功耗芯片傳感器與微型天線無線通信連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱斌，范林濤，
申請(專利權)人：朱斌，范林濤，
類型：實用新型
國別省市：