[实用新型]一种母线接头测温WSN节点

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力监测领域和无线传感领域，具体涉及一种实时监测母线接头温度的无线节点。 

背景技术

在电力系统中，当载流母线的负载电流过大时，就会导致温升过高，会造成母线接头及周边带电部件绝缘老化甚至击穿，全国电力部门每年因为母线温度过高引发的重大事故上千起，给电力系统造成重大影响和损失。通过监测母线接头的温度情况，可有效防止母线输电故障的发生，为实现安全输电提供有效保障。 

母线大都处于高电位、高地势环境下，而目前国内专门用于高压母线温度测量的仪器还很少。目前用于测量母线温度的方法主要有三种，一种方法是红外热像仪，根据吸收到的红外辐射能量来测量接头温度，其准确度较高，但需要光学器件，而且容易受外界条件干扰，在高压母线等特定场合使用不太方便。另一种方法是在母线接头表面涂一层随温度变化颜色的发光材料，通过观察其颜色大致确定温度范围，这种方法准确度低、可靠性差。而且以上两种方法都需要人工巡查，不能起到实时检测母线接头温度数据。第三种方法是光纤式温度检测，光纤具有优越的绝缘性能，所以光纤温度传感器可直接安装在高压接头上，但光纤表面容易受到污染，导致光纤表面放电，这限制了光纤测温系统用于室外设备的测温，且光纤成本较高难以普及。本实用新型为了解决上述问题,采用无线测温系统对母线接头测温，直接接触式测温，结合无线数据采集技术，有效解决了高压环境下温度数据精确采集和电气绝缘问题，准确有效地实现了实时监控。 

本实用新型最大特点在于无线节点的供电电源，目前用于交流母线热测量的电子仪器所用电源大都为电池供电，这就使得这些电子仪器长时间工作后需要更换电池，但由于其工作环境使得更换电池时很不方便。在交流母线周边存在大量交变磁场，本实用新型从交流母线周边的交变磁场中收集能量，并通过处理电路将收集到的能量转换为稳定供电电源。这种无线节点用电源可以使无线节点永远工作而不需更换电池，不但解决了更换电池造成的不方便和不安全问题，而且充分利用了能源，起到节能作用。 

发明内容

本实用新型的目的是设计一种新型的交流母线用WSN测温节点，采用无线测温系统，直接接触式测温结合无线数据采集技术，有效解决了高压环境下测温点数据精确采集和采集设备与一次高压设备的绝缘问题。能够精确、稳定的测量母线温度，实时的检测母线温度，安装使用不再受安装位置、使用环境的限制，安装实施非常简便。该无线节点其能源供应取自母线周边磁场，使得该装置能在不需要电池状态下永久工作。 

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：包括主结构和副结构两部分；主结构为无线节点供电电源部分，副结构为无线测温节点模块；主结构中的无线节点电源部分为一个母线磁能收集装置，包括能量收集器、能量处理电路两部分；能量收集器包括上铁心、下铁心和线圈，上铁心和下铁心均为凹形铁心，下铁心一端通过铰链连接，另一端开合，开合端口通过上卡扣结构和下卡扣结构连接，上铁心和下铁心构成的矩形铁心环路环扣在母排上；下铁心上缠绕有线圈，磁场变化时线圈就切割磁场，从而线圈中产生交流电，完成母线周边磁能的收集；副结构以一端通过铰链连接、另一端开合结构固定在母线接头上，采用不锈钢自锁式扎带结构环扣在母线接头上。 

将母线接头测温节点分为无线测温节点部分和节点供电电源两部分。供电电源部分设计成一种特殊形状的外壳结构，采用环形的开口式结构可以环扣在母排上。供电电源部分又包括能量收集器和能量处理电路。能量收集器包含矩形铁心和二次线圈。利用上下铁心相连构成了环扣母线的矩形环路，这样实现了从交流母线穿过的交流电在矩形铁心中产生交变磁场，磁场在铁心中形成矩形环路，环绕在下铁心上的线圈切割矩形环路中交变的磁场，又产生交变的电流，这样就取得了需要的交变电流，完成了能量收集，该部分为节点电源的能量收集部分。整流、滤波、稳压、蓄电池处理电路构成了能量处理电路，处理后可向节点提供稳定的直流电源。无线测温节点部分包括无线射频模块和温度传感器模块。无线射频模块采用TI公司的CC2420芯片，其通信基于Zigbee协议，无线通信稳定安全；处理器芯片为STM8L151，该芯片功能全面功耗低，最大优点是价格便宜。温度传感器采用PN温度传感器，该温度传感器测量精度高，稳定性好，测量范围为-50～200℃，能够满足母线接头温度的监测作用。温度传感器模块负责测量母线接头温度，并将数据以模拟信号形式经放大处理后传送给处理器STM8L151，STM8L151内部AD转换功能将模拟信号转换为数字信号，再由无线发射芯片CC2420发送给数据接收节点。接收节点将收到数据传送给上位机PC，由上位机PC进行温度实时监控。