基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置

摘要

本发明涉及基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，它包括测温主体和红外测温仪，测温主体前面设置有数据显示器，测温主体外周均匀设置有若干个第一导雨板，测温主体下方设置有驱动装置，驱动装置外周设置有若干个第一立柱，驱动装置下方设置有防雷罩，防雷罩下方设置有安装套管，测温主体上方设置有调节板，调节板上方设置有红外测温仪，红外测温仪包括红外热像仪、红外探测器和热谱图成像仪，调节板外周设置有若干个第二立柱，第二立柱上方设置有自供能电源装置，自供能电源装置上方设置有安装板，安装板上方设置有半球形集能转换器；本发明具有结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的优点。

说明书

技术领域

本发明属于高压输电线路监测技术领域，具体涉及基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置。

背景技术

输电线路在线监测是指直接安装在输电线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量、传输和诊断系统，是实现输电线路状态检修的重要手段，是提高输电线路运行安全可靠性的有效方法，目前针对高压输电线路的温度监测大多采用接触式测温方式，因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，并需要一定的时间才能达到热平衡，存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用与很高的温度测量，另外由于长时间的使用，受温度长时间的高温，精度下降、使用寿命缩短，易发生损坏，不利于高压输电线的温度在线监测工作；因此，提供一种结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置。

本发明的目的是这样实现的：基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，它包括测温主体和红外测温仪，所述的测温主体前面设置有数据显示器，所述的测温主体外周均匀设置有若干个第一导雨板，所述的第一导雨板内侧均设置有第一弹簧，所述的测温主体下方设置有驱动装置，所述的驱动装置外周设置有若干个第一立柱，所述的驱动装置下方设置有防雷罩，所述的防雷罩下方设置有安装套管，所述的安装套管外部设置有若干个内六角螺栓，所述的测温主体上方设置有调节板，所述的调节板上方设置有红外测温仪，所述的红外测温仪包括红外热像仪、红外探测器和热谱图成像仪，所述的调节板外周设置有若干个第二立柱，所述的第二立柱上方设置有自供能电源装置，所述的自供能电源装置上方设置有安装板，所述的安装板上方设置有半球形集能转换器。

所述的调节板内周设置有若干个连杆，所述的连杆内侧设置有刻度盘，所述的刻度盘上方设置有外套管，所述的外套管外侧设置有指针，所述的外套管内部设置有驱动轴，所述的驱动轴一端与红外测温仪连接、另一端与驱动装置连接。

所述的自供能电源装置外周均匀设置有若干个第二导雨板，所述的第二导雨板内侧均设置有第二弹簧。

所述的测温主体的硬件组成包括主控制器、外部复位电路、晶振电路、光耦隔离电路、电磁屏蔽模块、外电源模块、无线数据传输模块、时钟控制模块、定时器和数据处理模块。

所述的主控制器采用PIC16F876A型单片机，所述的无线数据传输模块采用SRWF-1021型无线数据传输模块。

所述的半球形集能转换器基于静电感应原理对实际变电站内复杂的空间电场进行集能，从而实现将空间电场能转换为电能。

所述的半球形集能转换器采用基于面电荷密度法对高压输电线路的电场进行计算，具体为：设地面为无穷大导电平面、导线为无限长并与地面平行的圆柱面，表面电位相等、忽略杆塔及周边物体的影响和端部效应，根据静电场理论，电荷只能存在与导体的表面上，并且是连续分布的，将每个子导线的表面分成24段等长度的弧线，并从0-23给每个节点编号，设每个节点的电荷面密度为σ

所述的第一导雨板、第二导雨板分别在测温主体、自供能电源装置外周均匀设置有十个且所述的第一导雨板和第二导雨板均为弧形结构。

所述的测温本体的测温流程包括以下步骤：

步骤1：时钟控制模块初始设置，测温主体的时钟控制模块上电初始化后，主控制器启动红外测温仪进行温度测量和数据采集；

步骤2：红外测温仪温度采集和发送，红外测温仪通过无线数据传输模块向测温主体发送温度数据；

步骤3：数据处理模块进行数据处理，数据处理模块接收相关温度数据并进行处理，处理后将数据发送到主控制器；

步骤4：定时器设置，主控制器对相关温度数据进行分析，红外测温仪以中断的方式等待测温主体的回应帧，并启动时钟和定时；

步骤5：等待接收主控器回应帧，判断等待时间是否超过t1，若判断结果为是，则主控制器控制测温主体进入低功耗模式，若判断结果为否，则进入下一步；

步骤6：判断等待时间是否超过t2；若判断结果为否，则返回上一步，若判断结果为是，则进入下一步；

步骤7：判断重发次数M是否大于3，若判断结果为是，则重复步骤5，若判断结果为否，则重复步骤2。

本发明的有益效果：本发明为基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，在使用中，通过安装套筒和内六角螺栓将测温主体安装在工作地点，安装简单便捷，本发明采用红外测温仪对高压输电线路温度进行实时数据采集，预报，分析和监控,且无需与导线接触即可测得实时温度,不破坏物体原本温度，测温精度高，并通过无线数据传输模块将温度数据发送到数据处理模块、主控制器中分析和处理，完成测温过程，从而有效提高输电线路运行的安全性，有效指导高压输电线路温度在线监测，为防范故障风险、加快调度运行决策提供参考；本发明采用自供能电源装置通过收集高压交流输电线路周围中丰富的电磁场，将电场能转换为电能，为测温主体提供稳定、安全的供电电源，本发明采用第一导雨板、第二导雨板能够使得测温主体在雨天及时排水，起到保护作用，延长使用寿命；本发明采用防雷罩、光耦隔离电路、电磁屏蔽模块能够有效提升装置整体的防雷、防电击能力，有效抑制干扰，提高抗干扰能力，保证装置可靠运行；本发明具有结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的优点。

附图说明

图1为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的正视图。

图2为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的自供能电源装置俯视图。

图3为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的调节板俯视图。

图4为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的半球形集能转换器系统实现框图。

图5为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的红外测温仪的组成结构示意图。

图6为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的硬件组成结构示意图。

图7为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的红外测温仪的功能原理图。

图8为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的红外热像仪热成像物理原理图。

图9为本发明基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置的流程图。

图中：1、测温主体 2、数据显示器 3、第一导雨板 4、第一弹簧 5、驱动装置 6、第一立柱 7、防雷罩 8、安装套管 9、内六角螺栓 10、调节板 11、红外测温仪 111、红外热像仪 112、红外探测器 113、热谱图成像仪 12、第二立柱 13、自供能电源装置 14、第二导雨板 15、第二弹簧 16、半球形集能转换器161、安装板 17、连杆 18、刻度盘 19、外套管 20、指针 21、驱动轴 100、主控制器 200、无线数据传输模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1-9所示，基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，它包括测温主体1和红外测温仪11，所述的测温主体1前面设置有数据显示器2，所述的测温主体1外周均匀设置有若干个第一导雨板3，所述的第一导雨板3内侧均设置有第一弹簧4，所述的测温主体1下方设置有驱动装置5，所述的驱动装置5外周设置有若干个第一立柱6，所述的驱动装置5下方设置有防雷罩7，所述的防雷罩7下方设置有安装套管8，所述的安装套管8外部设置有若干个内六角螺栓9，所述的测温主体1上方设置有调节板10，所述的调节板10上方设置有红外测温仪11，所述的红外测温仪11包括红外热像仪111、红外探测器112和热谱图成像仪113，所述的调节板10外周设置有若干个第二立柱12，所述的第二立柱12上方设置有自供能电源装置13，所述的自供能电源装置13上方设置有安装板161，所述的安装板161上方设置有半球形集能转换器16。

所述的调节板10内周设置有若干个连杆17，所述的连杆17内侧设置有刻度盘18，所述的刻度盘18上方设置有外套管19，所述的外套管19外侧设置有指针20，所述的外套管19内部设置有驱动轴21，所述的驱动轴21一端与红外测温仪11连接、另一端与驱动装置5连接。

所述的自供能电源装置13外周均匀设置有若干个第二导雨板14，所述的第二导雨板14内侧均设置有第二弹簧15。

所述的测温主体1的硬件组成包括主控制器100、外部复位电路、晶振电路、光耦隔离电路、电磁屏蔽模块、外电源模块、无线数据传输模块200、时钟控制模块、定时器和数据处理模块。

所述的主控制器100采用PIC16F876A型单片机，所述的无线数据传输模块200采用SRWF-1021型无线数据传输模块。

本发明为基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，在使用中，通过安装套筒8和内六角螺栓9将测温主体1安装在工作地点，安装简单便捷，本发明采用红外测温仪11对高压输电线路温度进行实时数据采集，预报，分析和监控,且无需与导线接触即可测得实时温度,不破坏物体原本温度，测温精度高，并通过无线数据传输模块200将温度数据发送到数据处理模块、主控制器100中分析和处理，完成测温过程，从而有效提高输电线路运行的安全性，有效指导高压输电线路温度在线监测，为防范故障风险、加快调度运行决策提供参考；本发明采用自供能电源装置13通过收集高压交流输电线路周围中丰富的电磁场，将电场能转换为电能，为测温主体1提供稳定、安全的供电电源，本发明采用第一导雨板3、第二导雨板14能够使得测温主体1在雨天及时排水，起到保护作用，延长使用寿命；本发明采用防雷罩7、光耦隔离电路、电磁屏蔽模块能够有效提升装置整体的防雷、防电击能力，有效抑制干扰，提高抗干扰能力，保证装置可靠运行；本发明具有结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的优点。

实施例2

如图1-9所示，基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，它包括测温主体1和红外测温仪11，所述的测温主体1前面设置有数据显示器2，所述的测温主体1外周均匀设置有若干个第一导雨板3，所述的第一导雨板3内侧均设置有第一弹簧4，所述的测温主体1下方设置有驱动装置5，所述的驱动装置5外周设置有若干个第一立柱6，所述的驱动装置5下方设置有防雷罩7，所述的防雷罩7下方设置有安装套管8，所述的安装套管8外部设置有若干个内六角螺栓9，所述的测温主体1上方设置有调节板10，所述的调节板10上方设置有红外测温仪11，所述的红外测温仪11包括红外热像仪111、红外探测器112和热谱图成像仪113，所述的调节板10外周设置有若干个第二立柱12，所述的第二立柱12上方设置有自供能电源装置13，所述的自供能电源装置13上方设置有安装板161，所述的安装板161上方设置有半球形集能转换器16。

所述的调节板10内周设置有若干个连杆17，所述的连杆17内侧设置有刻度盘18，所述的刻度盘18上方设置有外套管19，所述的外套管19外侧设置有指针20，所述的外套管19内部设置有驱动轴21，所述的驱动轴21一端与红外测温仪11连接、另一端与驱动装置5连接。

所述的自供能电源装置13外周均匀设置有若干个第二导雨板14，所述的第二导雨板14内侧均设置有第二弹簧15。

为了更好的效果，所述的半球形集能转换器基于静电感应原理对实际变电站内复杂的空间电场进行集能，从而实现将空间电场能转换为电能。

所述的半球形集能转换器采用基于面电荷密度法对高压输电线路的电场进行计算，具体为：设地面为无穷大导电平面、导线为无限长并与地面平行的圆柱面，表面电位相等、忽略杆塔及周边物体的影响和端部效应，根据静电场理论，电荷只能存在与导体的表面上，并且是连续分布的，将每个子导线的表面分成24段等长度的弧线，并从0-23给每个节点编号，设每个节点的电荷面密度为σ

为了更好的效果，所述的第一导雨板、第二导雨板分别在测温主体、自供能电源装置外周均匀设置有十个且所述的第一导雨板和第二导雨板均为弧形结构。

所述的测温本体的测温流程包括以下步骤：

步骤1：时钟控制模块初始设置，测温主体的时钟控制模块上电初始化后，主控制器启动红外测温仪进行温度测量和数据采集；

步骤2：红外测温仪温度采集和发送，红外测温仪通过无线数据传输模块向测温主体发送温度数据；

步骤3：数据处理模块进行数据处理，数据处理模块接收相关温度数据并进行处理，处理后将数据发送到主控制器；

步骤4：定时器设置，主控制器对相关温度数据进行分析，红外测温仪以中断的方式等待测温主体的回应帧，并启动时钟和定时；

步骤5：等待接收主控器回应帧，判断等待时间是否超过t1，若判断结果为是，则主控制器控制测温主体进入低功耗模式，若判断结果为否，则进入下一步；

步骤6：判断等待时间是否超过t2；若判断结果为否，则返回上一步，若判断结果为是，则进入下一步；

步骤7：判断重发次数M是否大于3，若判断结果为是，则重复步骤5，若判断结果为否，则重复步骤2。

本发明为基于高压电场供电的高压输电线路在线温度监测装置，在使用中，通过安装套筒8和内六角螺栓9将测温主体1安装在工作地点，安装简单便捷，本发明采用红外测温仪11对高压输电线路温度进行实时数据采集，预报，分析和监控,且无需与导线接触即可测得实时温度,不破坏物体原本温度，测温精度高，并通过无线数据传输模块200将温度数据发送到数据处理模块、主控制器100中分析和处理，完成测温过程；本发明的红外测温仪11采用非接触式、不断电的检测手段，不受电磁干扰、检测速度快，适用悬空设备、带电设备的诊断，它能检测设备表面任意点固定面积的平均温度，用温度高低来判断其是否是正常工作状态，红外测温仪11包括红外热像仪111、红外探测器112和热谱图成像仪113，通过红外测温仪11迅速准确接收物体本身的能量，并对能量加以测量分析，进而精准地反映被测物体的温度，从中找出热缺陷，具体为：电力设备的红外辐射通过大气传送到红外热像仪111，红外热像仪111中的光学系统将设备辐射的能量聚集到红外探测器112上，红外探测器112将聚集到的辐射转变成为电信号，通过信号处理后显示现场红外数据，使用红外热像仪11检测时先对要检测的物体各部位进行全面扫描，找到异常设备，对异常部位准确测温，通过热谱图成像仪113拍摄热谱图，可通过无线数据传输模块200上报异常热谱图和诊断报告；本发明采用红外测温具有以下优点：(一)非接触测量：不用直接接触被测场，灵敏度高、检测速度快、使用简单易上手、信息处理速度快、还可实现自动化检测和永久记录，并且不会对工作状态产生干扰，安全性能也比较高；(二)测量范围较大：由于不用直接接触高温物体或低温物体，一般情况下，测量范围为负几十度到三千多度，且可测量大部分的设备；(三)测量速度快：红外测温仪11接收到所测物体的红外辐射，可以将热信息迅速图像化，迅速进行定温，实现对指定区域温度数据和图像的采集并进行分析；(四)精确度高：红外测温仪11不用直接接触物体，不会破坏物体原本温度，精确度较高；本发明具有结构简单、非接触式实时测温、测温精度高、抗干扰能力强的优点。