隔离|浅谈基于铂电阻的高压隔离开关无源无线测温系统( 二 ) 传感器|无线通信|CPU|新型冠状

本文结合隔离开关的结构、工作原理开展在线测温相关技术的理论分析与试验验证，解决在高电压强电磁环境中在线测温系统数据的无线传输、传感器工作的能源供给、设备高可靠性等方面的难题，并研制出相应的在线测温装置在运行的户外高压隔离开关上实现应用。
1无源无线高压隔离开关测温系统高压隔离开关是电力系统中装用量大、应用广泛的高压开关设备，根据中国电力科学研究院有限公司统计的国家电网公司高压开关设备装用情况， 72.5kV及以上电压等级的高压隔离开关装用量是高压断路器装用量的4倍左右，且价格相对较低，运行环境为高电压、大电流、强电磁场，长期暴露于户外面临各种恶劣天气，鉴于以上应用需求，本文研究了一种低成本、效率、抗干扰能力强、环境适应性能好的高压隔离开关温度监测系统。该系统由无线测温终端、数据集中处理器和后台监控中心3部分组成，如图1所示。

图1无源无线高压隔离开关温度监测系统
无线测温装置的研发涉及电流互感器(TA)取电装置的设计、铂(Pt)电阻温度传感器温度信号监测、模拟信号采集及数据处理、数据无线通信采集等各种技术。为了提高测温系统的环境适应性和运行可靠性，项目设计时尽量采用集成芯片，减少分立元器件数量，对系统的每一部分都要周密考虑、精心设计，从数据采集系统始端到末端逐个环节进行问题分析，根据分析结果以及经验给出解决问题的实用技术。
2无源无线测温装置无源无线测温技术目前常用的方法有声表面波技术和感应取电技术。本文采用感应取电技术，设计的无线无源测温装置主要由感应取电装置、Pt电阻温度传感器测温单元和无线发射电路组成。本装置通过充分运用单片机内部资源，对多种参数测量、处理和传输等进行了研究，设计了一套基于TA取电、信号采集、信号处理、无线通信的无线测温装置，如图2所示。
感应取电装置的原理是利用电磁波进行能量无线传递，并通过控制和调理电路实现稳定电压输出；温度检测电路主要检测来自Pt电阻的温度数据；无线发射电路将温度数据通过433MHz无线方式传送至数据集中处理器，无线通信距离达300m 。系统总体方案设计框图如图3所示。

图2无线无源测温装置外形

图3系统总体方案设计框图
2.1感应取电技术
感应取电装置与温度检测电路采用一体化设计，安装时固定在高压导体上，并将高压导体穿过取能传感器，为便于安装，本文将取能传感器设计为卡扣式。取能传感器通过电磁感应提供稳定的电源输出，并且通过控制和调理电路在短路电流及冲击电流下实现自我保护，从而实现长期低热耗稳定运行，是解决高压设备智能化传感器供能难题的较好选择。
感应取电技术原理与电流互感器类似，能够很好地解决传感器的供电问题，且体积小、安装方便。感应取电装置的电路主要包括隔离稳压电路、取电调节保护电路和整流滤波模块。取电线圈从高压导体上感应出交流电压，经过3个电路的调理后，可以输出稳定的直流电压给测温传感器使用。其原理如图4所示。
感应取电装置通过取能互感器从高压导体上获取电能，但电压和电流扰动较大，所以设计了取电电源模块，对其进行整流滤波处理并实现隔离稳压输出。取电电源模块内设置取电调节保护电路，不仅能实时调节和限制输入模块的电能，而且能吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，保证取电电源模块在高压导体电流不稳定时仍能输出稳定的电压。