用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射裝置及方法

2024-02-12 08:50:15

專利名稱：用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種無線溫度監測發射裝置，專用於電力系統的高壓電氣設備運行過 程中的溫度監測和發射，
背景技術：
在電力系統中，高壓電氣設備如封閉的高壓開關櫃、母線排等，存在運行電流與溫 度正相關的規律當運行電流增大時會出現溫度升高，而運行電流減小時會出現溫度降低。 高壓電氣設備的溫度變化容易使得內部的部件特別是開關觸點、連線接頭等部位老化和接 觸電阻增大並發熱。一直以來這些部位的溫度無法或者很難監測，由此導致設備事故。根據 行業統計，電力系統發生的事故中多數原因與過熱有關，因此採取有效措施監測開關觸點、 連線接頭等部位的溫度是電力系統需要解決的問題。由於高壓電氣設備中的導電母線處於高電位，因此，難以採用直接接觸的方法測 量高壓母線及電接觸處的發熱溫度，目前經常採用以下兩種方式對高壓電氣設備的溫度進 行檢測一是紅外探頭或無線成像測量方法，這種方法的缺陷是系統造價較高，不宜安裝 在封閉式高壓開關櫃等空間有限的特定場合；二是傳統的無線監測方式，無線監測系統內 分別由溫度傳感器、放大電路單元、數模轉換單元、射頻發射單元、電源管理單元等多個單 元電路組成，每個單元電路都至少有一個晶片和外圍元器件，其缺陷是系統中晶片種類眾 多、外圍元器件數量多，成本高；調試、校準步驟繁瑣、複雜，性能一致性不穩定；並且系統 體積較大，在高壓電氣設備這種有限狹小的空間上安裝很不方便。

發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術存在的問題而提出一種結構簡單、體積小、性 能穩定且安裝方便的用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射裝置。本發明的另一目的是提出一種用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射方法， 對採集的溫度信號加密無線傳輸。本發明微型無線溫度監測發射裝置採用下述技術方案實現電源單元連接傳感發 射單元，傳感發射單元由晶片和分別外連的晶體振蕩電路、天線、發射指示單元組成；晶片 由電源管理電路及連接的射頻發射電路、數字加密電路、模數轉換電路、信號放大電路、溫 度傳感器串連組成，電源管理電路輸入外接電源單元，射頻發射電路分別連接晶體振蕩電 路、天線和發射指示單元；所述的電源單元包括電池、開關與電池串聯後再和電容C2並聯 組成；所述的晶體振蕩電路由電容C4、電容C5和晶體振蕩器組成；所述的天線由印製電路 板天線、由電容C1、電感L1、電容C6組成的Ji型電路、以及電容C3和Ji型電路串聯後和 電感L2並聯組成。本發明微型無線溫度監測發射方法包括如下步驟將電源單元中的開關閉合給整 個裝置上電；晶片內部的溫度傳感器將採集的高壓電氣設備的溫度信號經信號放大電路放 大，傳送到數模轉換電路轉換成數位訊號，再由數字加密電路結合晶片內置的48位唯一硬體編碼和電源電壓信息進行數字加密處理成加密的數字數據，通過射頻發射電路以及天線 發射，同時通過發射指示單元顯示射頻信號正在發射；晶體振蕩電路為晶片提供穩定的基 準時鍾，電源管理電路監測電源單元的電壓值，若低於設定閥值時將電量不足報警信息加 入數字加密電路中。本發明的有益效果是1、本發明將溫度傳感器以及與其連接的各個電路全部內置在一個晶片中，同時將 該晶片與天線組合成一個整體的傳感發射單元，使整個裝置無外置天線，並且器件數量少， 易於生產組裝，佔用體積小，僅為傳統裝置體積的一半以下，一致性好，性能穩定，能夠直接 安裝到高壓電氣設備內高壓觸點的狹小空間內，並能方便安裝到靠近發熱點的物體表面， 可準確測量高壓觸點的運行溫度。2、無線信號採用晶片內置的48位唯一硬體編碼，經過數字加密後進行射頻無線 傳輸，具有優異的抗幹擾性能、可防止非法獲取信息內容。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明裝置的結構圖；圖2為圖1的電路原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，微型無線溫度監測發射裝置由電源單元A1和傳感發射單元A2兩部 分連接組成。其中，傳感發射單元A2由晶片U1和分別外連晶片U1的晶體振蕩電路A21、天 線A22、發射指示單元A23組成。晶片U1內置有48位唯一硬體編碼，由電源管理電路f、射 頻發射電路e、數字加密電路d、模數轉換電路c、信號放大電路b、溫度傳感器a連接組成， 各個電路以及溫度傳感器a的輸入分別外接電源管理電路f的輸出，電源管理電路f的輸 入外接電源單元A1的輸出。溫度傳感器a的輸出依次串接信號放大電路b、模數轉換電路 c、數字加密電路d和射頻發射電路e。射頻發射電路e的輸入外接晶體振蕩電路A21的輸 入，射頻發射電路e的輸出分別連接晶片U1外部的天線A22和發射指示單元A23。如圖2所示，電源單元A1包括電池BT1、開關S1與電池BT1串聯後再和電容C2並 聯組成。電源單元A1為整個裝置供電，電源狀態可由晶片U1內部的電源管理電路f 進行 管理，當電源電壓低於預設的報警閥值時，電源管理電路f 將電量不足的報警信息加入數 字加密電路d中，再通過射頻發射電路e將射頻信號發射至接收系統進行報警；在發射間隔 期間，電源管理電路f管理整個裝置進入深度休眠狀態，可降低裝置功耗，延長裝置的工作 時間。晶體振蕩電路A21由電容C4、電容C5和晶體振蕩器Q1組成，電容C4、電容C5和 晶體振蕩器Q1為晶片U1提供穩定的基準時鐘。天線A22由印製電路板天線Lx、由電容C1、電感L1、電容C6組成的Ji型電路、以 及電容C3和Ji型電路串聯後再和電感L2並聯組成，其中，電容C1、電容C3、電容C6、電感 L1、電感L2組成阻抗匹配電路，使得射頻發射信號能夠通過印製電路板天線Lx以最大能量 發射至空間。
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信號的發射指示單元A23由發光二極體D1和電阻R2串聯組成，晶片U1通過該單 元的顯示來表示射頻信號正在發射狀態。整個裝置的溫度監測發射的工作過程如下在需要安裝測溫裝置的高壓電氣設備的母線排、開關節點或者搭接點等發熱點的 附近，將本裝置檢測面緊貼發熱點附近的物體表面，將電源單元A1中的開關S1閉合給整個 裝置上電，晶體振蕩電路A21為晶片U1提供穩定的基準時鐘，晶片U1內部的溫度傳感器a 所採集到的高壓電氣設備的溫度信號經過信號放大電路b放大後，傳送到數模轉換電路c 轉換成數位訊號，經由數字加密電路d結合晶片U1內置的48位唯一硬體編碼和電源電壓 信息進行數字加密處理成加密的數字數據，加密的數字數據可防止被幹擾或被非法獲取， 再通過射頻發射電路e以及晶片U1外部的天線A22單元發射，同時通過發射指示單元A23 顯示射頻信號正在發射。晶片U1內部的電源管理電路f 隨時監測電源單元A1的電壓值， 如果低於設定閥值時將電量不足報警信息加入數字加密電路d中。
權利要求
一種用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射裝置，包括電源單元(A1)，其特徵是電源單元(A1)連接傳感發射單元(A2)，傳感發射單元(A2)由晶片(U1)和分別外連的晶體振蕩電路(A21)、天線(A22)、發射指示單元(A23)組成；晶片(U1)由電源管理電路(f)及連接的射頻發射電路(e)、數字加密電路(d)、模數轉換電路(c)、信號放大電路(b)、溫度傳感器(a)串連組成，電源管理電路(f)輸入外接電源單元(A1)，射頻發射電路(e)分別連接晶體振蕩電路(A21)、天線(A22)和發射指示單元(A23)；所述的電源單元(A1)包括電池(BT1)、開關(S1)與電池(BT1)串聯後再和電容(C2)並聯組成；所述的晶體振蕩電路(A21)由電容(C4)、電容(C5)和晶體振蕩器(Q1)連接組成；所述的天線(A22)由印製電路板天線(Lx)、由電容(C1)、電感(L1)、電容(C6)組成的π型電路、以及電容(C3)和π型電路串聯後和電感(L2)並聯組成。
2.一種用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射方法，其特徵是包括如下步驟1)將電源單元(Al)中的開關(Si)閉合上電；2)晶片(Ul)內部的溫度傳感器(a)將採集的高壓電氣設備的溫度信號經信號放大電 路(b)放大，傳送到數模轉換電路(c)轉換成數位訊號，再由數字加密電路(d)結合晶片 (Ul)內置的48位唯一硬體編碼和電源電壓信息進行數字加密處理成加密的數字數據，通 過射頻發射電路(e)以及天線(A22)發射，同時通過發射指示單元(A23)顯示射頻信號正 在發射；3)晶體振蕩電路(A21)為晶片(Ul)提供穩定的基準時鐘，電源管理電路(f)監測電源 單元(Al)的電壓值，若低於設定閥值時將電量不足報警信息加入數字加密電路(d)中。
全文摘要
本發明公開一種用於高壓電氣設備的微型無線溫度監測發射裝置及方法，電源單元連接傳感發射單元，傳感發射單元由晶片和分別外連的晶體振蕩電路、天線、發射指示單元組成；晶片由電源管理電路及連接的射頻發射電路、數字加密電路、模數轉換電路、信號放大電路、溫度傳感器串連組成，溫度傳感器將採集的高壓電氣設備的溫度信號經信號放大電路放大，傳送到數模轉換電路轉換成數位訊號，再由數字加密電路結合晶片內置的48位唯一硬體編碼和電源電壓信息進行數字加密處理成加密的數字數據，通過射頻發射電路以及天線發射；整個裝置無外置天線，器件數量少，易於生產組裝，佔用體積小，具有優異的抗幹擾性能，可防止非法獲取信息內容。
文檔編號G01K1/02GK101894455SQ20101020891
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者劉昌萍, 尹智海, 朱翔, 邱一新 申請人:鎮江市誠翔電器有限責任公司