一种断路器触头的无源无线测温装置的制作方法

本发明涉及一种用于配电在线监测领域的断路器触头的无源无线测温装置。

背景技术：

中国电力行业不断发展，智能配电网建设逐步推进，对于电力设备检测装置的要求越来越高。断路器是电力系统中最常用的一种开关类设备，在高电压、大电流下运行，开关还伴随着电弧和高热。断路器的工作可靠性与触头温度有着直接关系。断路器触头遇到电弧冲击、过负荷、合闸不到位、机械松动等情况时，会造成触头的接触条件恶化，就会产生触头过热烧毁的现象，所以在大多数断路器故障中，断路器触头的温度在整个断路器室内最高。据中国国家电网统计，断路器故障中触头过热问题占60％以上。因此有必要对断路器触头进行温度测量。常见的方式有红外线测温、光纤测温、传感器测温等。红外测温技术多采用热成像仪，主要巡检使用，但红外线穿透能力有限，限制了断路器内部温度的测量。光纤测温使用的是有限测温方式，在断路器触头上缠绕光线，具有一定的安全隐患。温度传感器一般使用热电偶、热电阻或半导体温度传感器进行测量，技术成熟且性能可靠，但是通信电磁干扰和内部绝缘是无法避开的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种断路器触头的无源无线测温装置，它能够安全、准确的对断路器触头温度进行在线测量。

实现上述目的的一种技术方案是：一种断路器触头的无源无线测温装置，包括设置于断路器触头上的无线无源温度传感器，以及与所述无线无源温度传感器对应的阅读器；

所述无线无源温度传感器通过导热硅胶粘附在所述断路器触头上，其包括pcb板和通过导热硅胶封装在pcb板上的声表面波元件，所述声表面波元件上的中部刻有叉指换能器，在叉指换能器两侧刻有反射栅，所述叉指换能器通过天线外接所述阅读器；

所述阅读器设置在断路器室开关处，所述阅读器发射激励信号并获取表征温度信息的回波信号；所述阅读器包括依次连接的信号处理与控制模块、温度补偿电路模块、发射机、射频开关和接收机，信号处理与控制模块

进一步的，所述pcb板的材料为导热陶瓷。

进一步的，所述发射机由依次串联的双通道直接数字频率合成器、滤波器、高速开关和发射功率放大器组成。

进一步的，所述接收机包括射频前端滤波器、低噪声放大器、隔离开关、自动增益控制器、第一信号灯、第一低通滤波器、第二信号灯、第二低通滤波器和pll频率合成器，所述射频前端滤波器、所述低噪声放大器、所述隔离开关和所述自动增益控制器依次串联，所述自动增益控制器的输出端分别连接所述第一信号灯和所述第二信号灯，所述第一信号灯分别连接所述第一低通滤波器和所述pll频率合成器，所述第二信号灯连接所述第二低通滤波器。

本发明的断路器触头的无源无线测温装置，将无线无源温度传感器及其天线固定在断路器触头上，断路器室开关处安装阅读器，阅读器来发射激励信号并获取表征温度信息的回波信号。本发明可以有效测量断路器触头的温度，检测装置可以及时监测触头温度变化情况。

附图说明

图1为本发明的一种断路器触头的无源无线测温装置的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：

本发明的一种断路器触头的无源无线测温装置，包括设置于断路器触头上的无线无源温度传感器，以及与无线无源温度传感器对应的阅读器。

无线无源温度传感器通过导热硅胶粘附在断路器触头上，其包括pcb板和通过导热硅胶封装在pcb板上的声表面波元件，声表面波元件上的中部刻有叉指换能器，在叉指换能器两侧刻有反射栅，叉指换能器通过天线外接阅读器。阅读器发出的射频激励信号经叉指换能器捕获后在声表面波元件中产生声表面波，经反射栅增强后返回叉指换能器，再经逆压电效应转为射频回波信号发回。声表面波波速与压电基片温度有关，波速决定了压电基片的谐振频率，阅读器发射一系列不同频率的射频信号，通过回波信号幅值突变来检测谐振频率，从而获知当前传感器温度。

阅读器设置在断路器室开关处，阅读器发射激励信号并获取表征温度信息的回波信号。由于断路器室的开关体积很小，所以需要配合小型化设计将阅读器的体积缩小。阅读器包括依次连接的信号处理与控制模块1、温度补偿电路模块2、发射机3、射频开关4和接收机5。发射机3和接收机5通过射频开关4分别与无线无源温度传感器连接。

发射机3由依次串联的双通道直接数字频率合成器31、滤波器32、高速开关33和发射功率放大器34组成。其中，双通道直接数字频率合成器31接收信号处理与控制模块1的控制，收到pll频率合成器59发出的激励信号，并接收温度补偿电路模块2的反馈，发出经过调制的433mhz激励信号，滤波器32为433mhz带通滤波器。接收机5包括射频前端滤波器51、低噪声放大器52、隔离开关53、自动增益控制器54、第一信号灯55、第一低通滤波器56、第二信号灯57、第二低通滤波器58和pll频率合成器59。射频前端滤波器51、低噪声放大器52、隔离开关53、自动增益控制器54依次串联，自动增益控制器54的输出端分别连接第一信号灯55和第二信号灯57，第一信号灯55分别连接第一低通滤波器56和pll频率合成器59，第二信号灯57连接第二低通滤波器58。其中，第一信号灯55和第二信号灯57显示第一低通滤波器56和第二低通滤波器58的工作状态，第一信号灯55和第二信号灯57输出温度信息数据至信号处理与控制模块1。

阅读器中占最大空间的是天线，本发明的设计尽可能减少天线的应用，对射频天线进行优化，选用设计体积较小的集成射频器和接收器，就可以显著减小硬件尺寸，将阅读器安装在开关处。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

技术特征：

1.一种断路器触头的无源无线测温装置，包括设置于断路器触头上的无线无源温度传感器，以及与所述无线无源温度传感器对应的阅读器，其特征在于：

所述无线无源温度传感器通过导热硅胶粘附在所述断路器触头上，其包括pcb板和通过导热硅胶封装在pcb板上的声表面波元件，所述声表面波元件上的中部刻有叉指换能器，在叉指换能器两侧刻有反射栅，所述叉指换能器通过天线外接所述阅读器；

所述阅读器设置在断路器室开关处，所述阅读器发射激励信号并获取表征温度信息的回波信号；所述阅读器包括依次连接的信号处理与控制模块、温度补偿电路模块、发射机、射频开关和接收机。

2.根据权利要求1所述的一种断路器触头的无源无线测温装置，其特征在于，所述pcb板的材料为导热陶瓷。

3.根据权利要求1所述的一种断路器触头的无源无线测温装置，其特征在于，所述发射机由依次串联的双通道直接数字频率合成器、滤波器、高速开关和发射功率放大器组成。

4.根据权利要求1所述的一种断路器触头的无源无线测温装置，其特征在于，所述接收机包括射频前端滤波器、低噪声放大器、隔离开关、自动增益控制器、第一信号灯、第一低通滤波器、第二信号灯、第二低通滤波器和pll频率合成器，所述射频前端滤波器、所述低噪声放大器、所述隔离开关和所述自动增益控制器依次串联，所述自动增益控制器的输出端分别连接所述第一信号灯和所述第二信号灯，所述第一信号灯分别连接所述第一低通滤波器和所述pll频率合成器，所述第二信号灯连接所述第二低通滤波器。

技术总结
本发明公开了一种断路器触头的无源无线测温装置，包括设置于断路器触头上的无线无源温度传感器，以及与所述无线无源温度传感器对应的阅读器，所述无线无源温度传感器通过导热硅胶粘附在所述断路器触头上，其包括PCB板和通过导热硅胶封装在PCB板上的声表面波元件，所述声表面波元件上的中部刻有叉指换能器，在叉指换能器两侧刻有反射栅，所述叉指换能器通过天线外接所述阅读器；所述阅读器设置在断路器室开关处，所述阅读器发射激励信号并获取表征温度信息的回波信号；所述阅读器包括依次连接的信号处理与控制模块、温度补偿电路模块、发射机、射频开关和接收机。本发明能够安全、准确的对断路器触头温度进行在线测量。

技术研发人员：胡海敏;陶佳唯;邵振达;张弛;李中豪;黄昊坤;孙辰;徐剑;李佳文;田野;张志键;郝柱
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司;上海置信电气非晶有限公司
技术研发日：2020.01.22
技术公布日：2020.05.12