[发明专利]一种无源无线测温传感器及测温方法

说明书

本发明公开了一种无源无线测温传感器及测温方法，测温传感器由电源模块、控制模块、温度测量模块和红外数据收发模块组成，电源模块由半导体温差发电片、均压环及热管等组成，温差发电片热端贴于高压大电流电力导线表面，利用均压环支架将其固定在电力导线上，利用电流通过电力导线发热产生的温差实现发电收集能量；通过能量收集芯片将半导体温差发电片输出的直流进行升压、整流，存储在电容器中给后续电路供电；基于铂电阻实现高精度温度测量,利用红外光编码方式传送温度数据。本发明可用于监测高压输配电系统设备的温升，无需供电、精度高、稳定性好、抗电磁干扰能力强，便于在高电压、可运动部件上的安装和应用。

【技术领域】

本发明属于高压输配电系统电力设备状态监测领域，涉及一种无源无线测温传感器及测温方法。

【背景技术】

高压输配电系统中，电力设备是高压输配电系统中的重要组成部分，电力设备的健康状况关系着供电的安全和稳定。长时间过载运行或者载流量过大引起局部温度过高是电力设备故障的主要原因之一。电力设备局部温度过高轻者影响设备的使用寿命，严重时会引发设备故障，引起停电事故，甚至造成电力系统的崩溃和瘫痪，从而造成严重的经济损失。因此，温度监测已成为高压电力设备运行状态监测中必不可少的一项内容。由于电力设备在运行过程中通常承载高压或者通过大电流，不便于直接测量，目前采用的红外测温方式可以实现非接触测温但其精度有限且对操作人员的要求较高。另外，输配电系统非常庞大，电力设备数量非常多，需要借助智能化的温度传感器，在设备运行过程中，将采集到的温度数据实时发送到监测中心，这样可以提高数据的时效性和采集效率。

在现有技术中，对于智能化的温度传感器多为电池供电或者需要额外的供电电路。采用电池供电方式的温度传感器受到电池寿命的影响，一旦电池的使用寿命临近，需要更换传感器或者是电池，造成使用上的不方便，而且增加了成本。其他的供电方式，比如感应取电，虽然能够提供实时的温度检测，而且不会受到电池寿命影响，但传感器在高电压应用场合时，传感器的供电电路结构由于绝缘问题而变得复杂，需要电磁屏蔽和保护电路。温差发电是一种新的供能方式，其体积小、重量轻，无须维护，使用寿命长，更加节能环保。同时现有的技术，多采用带屏蔽的信号电缆传输数据，屏蔽电缆在高电压强磁场环境下抗干扰能力弱，容易受到电磁干扰。采用光纤传输数据虽然不会受到强磁场的干扰，但增加了光路传输部分，结构较为复杂。而采用红外传输数据的方式，不仅结构简单，而且不受电磁环境的影响，可以应用在高电压等场合中，尤其是安装在可运动的高电压部件上具有独特的优势。

【发明内容】

本发明的目的是为克服现有技术中的不足之处，提出一种测量精度高、抗干扰能力强、温差发电供能的无源无线测温传感器及测温方法。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无源无线测温传感器，包括电源模块、控制器、温度测量模块以及数据收发模块；电源模块包括包裹在电力导线外侧的若干半导体温差发电片，半导体温差发电片两端设置散热器，半导体温差发电片的两极为输出电源，并与能量收集电路相连；

能量收集电路，用于将半导体温差发电片输出的直流电进行逆变、升压、整流和稳压，然后给后续电路供电并将电能存储在电容器中；

数据收发模块，包括红外数据发送模块和红外数据接收模块；

控制器，通过A/D数模转换电路采集温度测量模块输出的电压，并将其换为对应的温度数据，由红外数据发送模块向红外数据接收模块发送；

温度测量模块，采用铂电阻R_t，并通过非线性补偿和放大电路将采集到的信号输出至控制器。

本发明进一步的改进在于：

所述半导体温差发电片采用环形布置的结构将电力导线包裹，采用6个同型号串联的半导体温差发电片，半导体温差发电片在空间上组成环状结构。