無源無線高精度gis溼度在線監測裝置製造方法
2023-12-09 22:31:26
無源無線高精度gis溼度在線監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置,包括SAW傳感器、溼度讀取模塊、溼度檢測主控終端、SCSDA系統和PC機，所述SAW傳感器與所述溼度讀取模塊之間通過射頻無線連接，所述溼度讀取模塊與所述溼度檢測主控終端之間通過射頻無線連接，所述溼度檢測主控終端的控制端與所述SCDA系統的控制端連接，所述溼度檢測主控終端的數據傳輸端與所述PC機的數據傳輸端連接。本實用新型採用無源無線高精度SAW溼度傳感器進行溼度實時在線測量，具有降低成本，使用安全，安裝方便，數據真實可靠、精確度高，無汙染，對工作人員無健康危害等優點，為電力系統GIS內SF6氣體溼度在線監測提供了有效手段，保證電網運行的安全。
【專利說明】無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種溼度測試裝置，尤其涉及到一種無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置。
【背景技術】
[0002]氣體絕緣金屬封閉式開關設備(GIS)以SF6氣體良好的絕緣性能和滅弧性能被廣泛應用於電場、變電站中。GIS溼度的含量的高低對設備的安全可靠工作具有直接的影響，如果SF6氣體中溼度含量超標，GIS就會存在安全隱患，甚至發生事故，因此必須定期檢測SF6氣體溼度。電網運行規程強制規定，在設備運行前和運行中都必須定期對SF6氣體的溼度進行監測，一般要求為半年測一次。SF6氣體溼度的現場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多採用露點法對水分進行檢測，為了使讀數準確且穩定，會浪費大量的氣體，這不僅會降低設備的工作電壓，更重要的會造成環境汙染，危害現場工作人員的健康，也影響了 GIS設備的安全、可靠運行。
[0003]近年來,聲表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)技術的研究與應用已相當成熟和廣泛。聲表面波溼度傳感器具有靈敏度高、檢測範圍寬、可直接頻率化輸出等優點。SAW溼度傳感器常用的SAW結構為SAW延遲線型和SAW諧振型，感溼材料如醋酸纖維素、聚醯亞胺等塗敷在SAW傳播路徑上。雖然SAW溼度傳感器具有靈敏度高等優點，但是在電力系統GIS的SF6氣體溼度測試中的應用受到了極大的限制，原因在於，電力系統中GIS對內部設備要求比較苛刻，氣室內部不允許存在金屬尖端、毛刺和灰塵等雜誌，且GIS的維修與維護比較複雜，而傳統的SAW傳感器需要外部供電或蓄電池供電，設備的維修及電池的更換都極為不便。所以就其取電方式來說，傳統的SAW溼度傳感器是不可取的。因此，長期以來真正的基於聲表面波傳感器的GIS設備內部SF6氣體溼度在線檢測裝置在國內外電力行業並不多見。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就在於為了解決上述問題而提供一種小型化、抗幹擾能力強、安裝方便的基於聲表面波技術的無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置。
[0005]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0006]本實用新型包括SAW傳感器、溼度讀取模塊、溼度檢測主控終端、SCSDA系統和PC機，所述SAW傳感器與所述溼度讀取模塊之間通過射頻無線連接，所述溼度讀取模塊與所述溼度檢測主控終端之間通過射頻無線連接，所述溼度檢測主控終端的控制端與所述SCDA系統的控制端連接，所述溼度檢測主控終端的數據傳輸端與所述PC機的數據傳輸端連接。所述SAW傳感器安裝電力系統GIS各獨立氣室的盆式絕緣子上。所述溼度讀取模塊安裝在盆式絕緣子外部邊緣處，由外接電源或蓄電池供電，負責載波的發射和接收，分析帶有溼度信息的載波，得出溼度的精確值並發送給溼度檢測主控終端。所述溼度檢測主控終端採集多個溼度讀取模塊分析出的溼度值，進行報警分析和顯示，並將溼度值和報警信號通過GPRS或RS485傳輸給PC主機，或直接接入SCADA系統中。所述的PC主機主要實現站端溼度值和報警信號的界面展示，並且能夠實現對下行設備的配置和查詢。
[0007]具體地，所述溼度讀取模塊包括載波射頻模塊、信號處理晶片、讀取CAN 口和視頻發射模塊，所述載波射頻模塊的信號輸出端通過所述信號處理晶片與所述讀取CAN 口和視頻發射模塊的信號輸入端連接。所述SAW溼度傳感器由叉指換能器、反射陣和敏感膜組成；所述叉指換能器使用濺射的錫參雜的氧化銦材料，且叉指換能器和反射陣區域濺射Si3N4,進行敷蓋，提高其抵禦環境汙染及防止腐蝕能力，提高傳感器的可靠性，所述信號處理晶片採用型號STM32F2808的信號處理晶片，分析載波中的溼度值信號。
[0008]具體地，所述溼度檢測主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的兩個信號輸入端分別與所述射頻接收模塊的信號輸出端和所述主控CAN 口的信號輸出端連接，所述微控制器的顯示信號輸出端與所述報警顯示信號輸入端連接，所述微控制器的GPRS信號輸出端與所述GPRS接口連接，所述微控制器的數據傳輸端與所述RS485接口連接。實現溼度測量系統的人機互動，對各種溼度信息和預警信息進行展示，同時可以對下行的各設備進行遠程配置。
[0009]進一步，所述溼度讀取模塊和所述SAW傳感器均為多個，多個所述SAW傳感器的信號輸出端與一個所述溼度讀取模塊的信號輸入端通過射頻連接，多個所述溼度讀取模塊的信號輸出端均與所述溼度檢測主控終端的信號輸入端通過射頻信號連接。
[0010]本實用新型的有益效果在於:
[0011]本實用新型採用無源無線聲表面波傳感器進行GIS內部SF6氣體溼度的在線監測，無需電源，不存在供電和電池更換問題，較好的滿足了 GIS對在線監測設備的要求，具有使用安全、安裝方便等優點。聲表面波溼度傳感器嵌在盆式絕緣子表面，其敏感膜與SF6氣體為無幹擾接觸，無需抽氣檢測，且不存在工作人員與SF6氣體接觸的問題，所以溼度檢測更為真實、精確，無汙染，對工作人員健康無危害。本實用新型為實時在線監測，其實時報警功能可對電力系統GIS設備內部故障進行有效的預防，避免出現大的事故，節約成本，同時也能有效預防因為安裝所產生的安全隱患，無需破壞GIS結構，不影響GIS性能。本實用新型為電力系統GIS內SF6氣體溼度在線監測提供了可靠有效的手段，保證了電網的安全運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的系統硬體結構原理框圖；
[0013]圖2是本實用新型實施例的安裝結構示意圖；
[0014]圖3是本實用新型的SAW傳感器的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0016]如圖1和圖2所示:本實用新型包括SAW傳感器5、溼度讀取模塊3、溼度檢測主控終端、SCSDA系統和PC機，SAff傳感器5與溼度讀取模塊3之間通過射頻無線連接，溼度讀取模塊3與溼度檢測主控終端之間通過射頻無線連接，溼度檢測主控終端的控制端與SCDA系統的控制端連接,溼度檢測主控終端的數據傳輸端與PC機的數據傳輸端連接。SAW傳感器5安裝電力系統GIS各獨立氣室的盆式絕緣子2上。溼度讀取模塊3安裝在盆式絕緣子2外部邊緣處，由外接電源或蓄電池供電，負責載波的發射和接收，分析帶有溼度信息的載波，得出溼度的精確值並發送給溼度檢測主控終端。溼度檢測主控終端採集多個溼度讀取模塊3分析出的溼度值，進行報警分析和顯示，並將溼度值和報警信號通過GPRS接口或RS485接口傳輸給PC主，或直接接入SCADA系統中。PC機主要實現站端溼度值和報警信號的界面展示，並且能夠實現對下行設備的配置和查詢。
[0017]如圖1和圖3所示:溼度讀取模塊3包括載波射頻模塊、信號處理晶片、讀取CAN 口和視頻發射模塊，載波射頻模塊的信號輸出端通過信號處理晶片與讀取CAN 口和視頻發射模塊的信號輸入端連接。SAW溼度傳感器由叉指換能器7、反射陣8和敏感膜9組成；叉指換能器7使用濺射的錫參雜的氧化銦材料，且叉指換能器7和反射陣8區域濺射Si3N4,進行敷蓋，提高其抵禦環境汙染及防止腐蝕能力，提高傳感器的可靠性，信號處理晶片IC採用型號STM32F2808的信號處理晶片，分析載波中的溼度值信號。
[0018]如圖1所示:溼度檢測主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，微控制器的兩個信號輸入端分別與射頻接收模塊的信號輸出端和主控CAN 口的信號輸出端連接,微控制器的顯不信號輸出端與報警顯不信號輸入端連接，微控制器的GPRS信號輸出端與GPRS接口連接，微控制器的數據傳輸端與RS485接口連接。實現溼度測量系統的人機互動，對各種溼度信息和預警信息進行展示，同時可以對下行的各設備進行遠程配置。
[0019]如圖1所示:溼度讀取模塊3和SAW傳感器5均為多個，多個SAW傳感器5的信號輸出端與一個溼度讀取模塊3的信號輸入端通過射頻連接，多個溼度讀取模塊3的信號輸出端均與溼度檢測主控終端的信號輸入端通過射頻信號連接。
[0020]如圖2所示:本實施例中SAW傳感器5安裝在GIS獨立氣室6的盆式絕緣子2表面，且儘量安裝在盆式絕緣子2的靠近邊緣處，以便更好地與溼度讀取模塊3進行通信，減少幹擾量。
[0021]本實用新型的工作原理如下:溼度讀取模塊3發送射頻載波，SAff傳感器5接收載波並返回帶有溼度信息的載波信號，溼度讀取模塊3接收返回的載波，經過濾波等信號處理，得到溼度信息，並將溼度信息傳輸給溼度監測主控終端，主控終端採集多個溼度讀取模塊3數據，進行閾值預警分析和報警指示，同時將溼度信息傳輸給PC機，進行數據存儲和人機界面展示，或直接接入SCADA系統中，實現變電站調度室及總調度站對電力系統GIS中SF6氣體溼度的實時在線測量。
[0022]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種無源無線高精度Gis溼度在線監測裝置，其特徵在於:包括SAW傳感器、溼度讀取模塊、溼度檢測主控終端、SCSDA系統和PC機，所述SAW傳感器與所述溼度讀取模塊之間通過射頻無線連接，所述溼度讀取模塊與所述溼度檢測主控終端之間通過射頻無線連接，所述溼度檢測主控終端的控制端與所述SCDA系統的控制端連接，所述溼度檢測主控終端的數據傳輸端與所述PC機的數據傳輸端連接。
2.根據權利要求1所述的無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置，其特徵在於:所述溼度讀取模塊包括載波射頻模塊、信號處理晶片、讀取CAN 口和視頻發射模塊，所述載波射頻模塊的信號輸出端通過所述信號處理晶片與所述讀取CAN 口和視頻發射模塊的信號輸入端連接。
3.根據權利要求1所述的無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置，其特徵在於:所述溼度檢測主控終端包括主控CAN 口、射頻接收模塊、微控制器、報警顯示裝置、GPRS接口和RS485接口，所述微控制器的兩個信號輸入端分別與所述射頻接收模塊的信號輸出端和所述主控CAN 口的信號輸出端連接，所述微控制器的顯示信號輸出端與所述報警顯示信號輸入端連接，所述微控制器的GPRS信號輸出端與所述GPRS接口連接，所述微控制器的數據傳輸端與所述RS485接口連接。
4.根據權利要求1所述的無源無線高精度GIS溼度在線監測裝置，其特徵在於:所述溼度讀取模塊和所述SAW傳感器均為多個，多個所述SAW傳感器的信號輸出端與一個所述溼度讀取模塊的信號輸入端通過射頻連接，多個所述溼度讀取模塊的信號輸出端均與所述溼度檢測主控終端的信號輸入端通過射頻信號連接。
【文檔編號】G01N29/02GK203535009SQ201320701018
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】曾德華 申請人:成都賽康信息技術有限責任公司