[发明专利]强交变电磁场中导电体温度测量方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于CAN总线双层网络结构的强交变电磁场中导电体温度测量方法。

背景技术：

高压变配电设备处于强交变电磁场环境中，其中的高压开关、高压断路器等高压电力设备的各连接点、各刀闸的动静触头、电缆连接头和导线等导电体由于各种原因会产生温升，带来许多安全问题；由于处于强交变电磁环境，在线实时监测这些导电体的温升必须解决温度测量和数据发送装置的功耗、高电压隔离、监测设备体积受限、安装方式简单可靠等问题。

测量强交变电磁环境中的导电体温度目前首推无线法。其主要特征是：使用无线传感器采集温度信息，通过无线射频传到主节点，若干个主节点通过RS485总线联接到监测后台进行显示和报警等。无线射频的频率使用315MHZ，433MHZ，2.4GHZ和UWB等。其导电体温度测量和数据发送装置的功耗和安装方式是无线监测技术的主要问题。

目前高压线路接点无线温度监测系统使用低功耗的时钟芯片，用于定时唤醒主电路，以减少测量和数据发送装置功耗。由于时钟源于后台计算机，并非标准时钟源，同时时钟只能通过RS485总线同步，系统内数据实时性难以得到保证，因而给整个相关网络故障分析带来困难。因此引入GPS，作为系统同步时钟源是本发明的特征之一，为保证数据实时传输，使用控制器局域网络(CAN)通讯协议代替RS485进行数据传输。

在现有的实践中采用了一种粘附安装传感器的方法，但需要24小时固化时间，这在实际应用中是难以实现的。还有一种利用绝缘扎带固定的方法，因交变电磁场自身带来的振动，一段时间后不可避免会引起绝缘扎带的松弛和老化，重要的是操作人员并不能及时知道绝缘扎带的松弛和老化，所以这同样缺乏实用意义。在本发明中提出了一种借用现有的螺栓固定方法，在螺栓固定处装有压力传感器，实时监测螺栓的松紧度，确保螺栓的有效固定。

采用UWB在强交变电磁环境中的进行数据传输是可行的方法；虽然UWB克服了蓝牙技术功耗相对较高的问题，UWB的功耗是蓝牙技术的二十分之一，但是其功耗依然是ZigBee技术的一点七五倍；而空旷地带的传输距离只有不到十米，传输距离有限，妨碍了UWB技术在强交变电磁环境中的应用；由于UWB发射超宽频带电磁波，会带来许多不可预测的电磁干扰问题，因此UWB技术在高压变配电柜的应用并不是理想的选择。而采用无线数据接收器通过点到点时分多址(TDMA)无线通讯方式能解决信号发射冲突的问题，但是由于接收节点需用长时间侦听信道而消耗许多能量。所以TDMA依然不能独立解决强交变电磁环境中导电体的温度测量问题。理想的选择应该是ZigBee技术。

ZigBee技术信道接入方式采用CSMA-CA，能有效地减少了帧的冲突，从而解决了信号发射冲突的问题；同时具有极低功耗，终端节点只在有数据要收发的时候才和网络会话，其余时间都处于休眠模式，这样平均功耗非常低，一块普通的碱性电池可供ZigBee设备工作六个月到两年；可靠性也是ZigBee技术的特征之一，为了保证帧的正确传输，ZigBee在MAC层采用了两个措施：ARQ和帧缓存。当一帧传给一个设备时，如果接受设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧，那么网络协调设备就暂时缓存该帧，直到收端能接收该帧。

发明内容：

本发明的目的是针对上述技术的不足，提供一种基于CAN总线和ZigBee技术结合的强交变电磁场中导电体温度测量方法，特点是实时性强，功耗低，易于同步，安装方便可靠。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

强交变电磁场中导电体温度测量方法，其组成包括：低功耗的含压力传感器的无线测温传感器、无线接收主站和监控中心三种物理模块，CAN和ZigBee两种通讯协议，上述内容构成多主多从的树状双层网络结构，第一层为CAN总线式菊花链结构，由监控中心和第二层的主节点组成，有线连接，使用控制器局域网络CAN协议进行数据的传输；第二层为星型结构，由该层主节点和从节点组成，无线连接，使用ZigBee紫蜂协议进行数据传输。

所述的强交变电磁场中导电体温度测量方法，所述的从节点就是含压力传感器的无线测温传感器，包括用于测量固定点松紧度的压力传感器、无线测温传感器整体封装在一个金属屏蔽盒内，所述的含压力传感器的无线测温传感器金属垫板与温度传感器连接，金属垫板通过螺栓和导电体连接，压力传感器安装在所述的导电体和金属垫板之间；