阅读说明：本技术 基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法及系统 (Temperature of high-tension switch cabinet monitoring method and system based on pyroelectric sensor ) 是由 彭兆裕 岳丹 龚泽威一 洪志湖 代维菊 文刚 颜冰 马御棠 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法及系统,所述方法包括：在高压开关柜的关键位置处设置热释电红外传感器；通过热释电红外传感器测量高压开关柜关键位置处的温度数据；将温度数据与设定预警值进行比较,判断温度数据是否异常；若温度数据异常,则唤醒报警电路进行报警；保存温度数据与报警信息。本申请提供的监测方法通过热释电红外传感器在线监测开关柜关键部位的温度,采用非接触式、分布式的探测手段,实现了在开关柜外对高压开关柜关键位置的温度监测,同时根据温升程度发出不同级别的警报,提醒工作人员开关柜发热异常,避免了开关柜由于发热引发事故。(This application discloses a kind of temperature of high-tension switch cabinet monitoring method and system based on pyroelectric sensor, which comprises pyroelectric infrared sensor is set at the key position of high-tension switch cabinet；The temperature data at high-tension switch cabinet key position is measured by pyroelectric infrared sensor；Temperature data is compared with setting early warning value, judges whether temperature data is abnormal；If temperature data is abnormal, wakes up warning circuit and alarm；Storage temperature data and warning message.Monitoring method provided by the present application monitors the temperature of switchgear key position on-line by pyroelectric infrared sensor, using contactless, distributed detection means, it realizes outside switchgear to the temperature monitoring of high-tension switch cabinet key position, the alarm of different stage is issued according to temperature rise degree simultaneously, it reminds the fever of staff's switchgear abnormal, avoids switchgear due to initiation accident of generating heat.)

基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法及系统

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法及系统。

背景技术

高压开关柜作为变电站中的重要设备之一，开关柜中的触点和母线排连接处等部位在长期的运行过程中会因老化或接触电阻过大而发热，由于这些发热部位的温度监测困难，无法实时监测，往往最终导致火灾事故的发生。近几年在电网公司系统中有变电站已发生过多起开关柜因过热而烧毁的事故，甚至造成整个高压室的设备损毁，造成大面积停电。更换检修开关柜涉及的停电范围一般较广，维修时间长，如果遇到整个开高压室设备损毁的严重情况，按照当前全国大部分地区的配电网状况来看，如果一个市区内的变电站部分全停，城区的配电网根本无力转供所有负荷，特别是在电网每年迎峰度夏和迎峰度冬等等大负荷状况。如何快速掌握封闭式开关柜发生过热的主要原因，实时检测开关柜内部件，提前检测出高压开关柜的异常过热情况，并立即采取相应检修措施，对保证电网安全稳定运行、保证对大客户的持续可靠供电具有重要的现实意义。

高压开关柜由于发热引起的故障由来已久，相关研究单位也对其进行了相应的整改，但是目前开关柜由于发热引发的事故目前为止还没有较为完备的预防控制手段。究其原因，一是开关柜内部结构复杂，线路布局繁琐，很难在开关柜外实现温度检测。二是没有使用新方法、新技术来进行高压开关柜的综合处理。

发明内容

本申请提供了一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法及系统，以解决目前高压开关柜温度监测困难的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法，所述方法包括：

在高压开关柜的关键位置处设置热释电红外传感器；

通过所述热释电红外传感器测量所述高压开关柜关键位置处的温度数据；

将所述温度数据与设定预警值进行比较，判断所述温度数据是否异常；

若所述温度数据异常，则唤醒报警电路进行报警；

保存所述温度数据与报警信息。

可选的，通过所述热释电红外传感器测量所述高压开关柜关键位置处的温度数据，包括：

所述热释电红外传感器接收所述高压开关柜关键位置处的红外辐射信号；

将接收的红外辐射信号转换为电压信号；

根据所述电压信号获得所述高压开关柜关键位置处的温度数据。

可选的，判断所述温度数据是否异常，包括：

判断所述温度数据是否超过设定预警值；

若所述温度数据超过所述设定预警值，则判定所述温度数据异常。

可选的，判断所述温度数据是否异常，包括：

计算所述高压开关柜关键位置处的温度在限定时间内的温升；

判断所述温升是否超过设定预警值；

若所述温升超过所述设定预警值，则判定所述温度数据异常。

可选的，还包括：

判断所述报警电路是否需复位；

若所述报警电路需复位，则返回继续监测温度数据；

若所述报警电路不需复位，则保存报警信息，延时预定时间后返回继续监测温度数据。

第二方面，本申请实施例公开了一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统，包括热释电红外传感器与单片机，其中，

所述热释电红外传感器设置在所述高压开关柜的关键位置处，所述热释电红外传感器与所述单片机信号连接；

所述单片机包括无线收发模块、MCU与报警电路，所述热释电红外传感器与所述无线收发模块信号连接，所述无线收发模块、所述MCU与所述报警电路依次电连接。

可选的，所述无线收发模块包括发射单元与接收单元，所述热释电红外传感器与所述发射单元一一对应连接；

所述接收单元的接收端与多个所述发射单元连接，所述接收单元的输出端与所述MCU连接。

可选的，所述热释电红外传感器与所述发射单元间的信号有效传输距离为700m。

可选的，所述MCU包括：

数据采集单元，用于接收所述热释电红外传感器采集的温度数据，并对所述温度数据进行显示与报警；

数据主控单元，用于保存所述温度数据与报警信息。

可选的，还包括复位电路，所述复位电路与所述MCU电连接。

本申请实施例提供的一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法包括：在高压开关柜的关键位置处设置热释电红外传感器，通过热释电红外传感器测量高压开关柜关键位置处的温度数据，将温度数据与设定预警值进行比较，判断温度数据是否异常，若温度数据异常，则唤醒报警电路进行报警，之后保存温度数据与报警信息，通过比较分析高压开关柜历史数据可实现开关柜运行状态的评估。本申请提供的监测方法通过热释电红外传感器在线监测开关柜关键部位的温度，采用非接触式、分布式的探测手段，实现在开关柜外对高压开关柜关键位置的温度监测，同时根据温升程度发出不同级别的警报，提醒工作人员开关柜发热异常，能够避免开关柜由于发热引发事故。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统中热释电红外传感器的原理图；

图3为本申请实施例提供的一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统的框图；

图4为本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统中热释电红外传感器与发射单元的连接图；

图5为本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统中接收单元与MCU的连接图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法的流程图。

如图1所示，本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法包括：

S100：在高压开关柜的关键位置处设置热释电红外传感器。

S200：通过热释电红外传感器测量高压开关柜关键位置的温度数据。

高压开关柜中的触点和母线排连接处等部位在长期的运行过程中会因老化或接触电阻过大二发热，由于这些发热部位的温度监测困难，无法实时监测，因此，可在触点和母线排连接处等关键位置安装热释电红外传感器，通过热释电红外传感器对这些发热部位的温度进行实时监测。

热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器，可用来直接接收目标物体发射的红外线并将其转换为电压信号输出，且不需要红外发射传感器，具有反应速度快、灵敏度高、准确度高、使用方便的特点。热释电红外传感器由于其器件功耗小，价格低廉，准确率高等特点，被广泛应用于安防系统、智能家具、企业安全等领域。

本示例中，热释电红外传感器接收高压开关柜关键位置处的红外辐射信号，然后将接收的红外辐射信号转换为电压信号，然后根据电压信号获得高压开关柜关键位置处的温度数据。

如图2所示，热释电红外传感器由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成，滤光片为带通滤光片，它封装在传感器壳体的顶端，使特定波长的红外辐射选择性地通过，到达热释电探测元，在其截止范围外的红外辐射不能通过；热释电探测元是热释电红外传感器的核心元件，它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后，加电极化制成，相当于一个以热释电晶体为电解质的平板电容器，当它受到非恒定强度的红外光照射时，产生的温度变化导致其表面电极的电荷密度发生改变，从而产生热释电电流；前置放大器由一个高内阻的场效应管源极跟随器构成，通过阻抗变换，将热释电探测元微弱的电流信号转换为有用的电压信号输出。

S300：将温度数据与设定预警值进行比较，判断温度数据是否异常。

通过热释电红外传感器测量得到高压开关柜关键位置处的温度数据后，将其温度数据传输至单片机中，单片机对其进行分析处理，判断温度数据是否异常。单片机判断温度数据异常主要有两种：一种为所检测位置的温度超过所设定预警值，即判断测量的温度数据是否超过设定预警值，若温度数据超过设定预警值，则判定温度数据异常；另一种为所检测位置的温度在限定时间内的温升超过设定预警值，即计算高压开关柜关键位置处的温度在限定时间内的温升，判断温升是否超过设定预警值，若温升超过设定预警值，则判定温度数据异常。

S400：若温度数据异常，则唤醒报警电路进行报警。

单片机分析后判定热释电红外传感器测量的某点温度数据异常，则单片机唤醒报警电路进行报警，提醒工作人员高压开关柜某处的温度过高，需要进行处理。为了防止误判，不同的监测范围设定的报警上限也不同，如果监测到的温度数据不超过上限，则认为报警范围内安全，返回继续监测其温度，同时报警电路处于休眠状态；一旦监测到温度数据超过报警上限，则立即唤醒报警电路报警，并显示报警信息直至解除报警。

S500：保存温度数据与报警信息。

唤醒报警电路报警后，判断报警电路是否需复位，若报警电路需复位，则返回继续监测高压开关柜关键位置处的温度数据；若报警电路不需复位，则保存报警信息，并延时预定时间后返回继续监测高压开关柜关键位置处的温度数据。保存温度数据与报警信息后，通过比较分析开关柜历史温度，可实现开关柜运行状态的评估。

本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法采用非接触式、分布式的探测手段，通过安装在开关柜内关键位置处的热释电红外传感器实时监测开关柜关键位置处的温度，实现在开关柜外对高压开关柜关键位置的温度监测，同时根据温升程度发出不同级别的警报，提醒工作人员开关柜发热异常，避免了开关柜由于发热引发事故。

基于上述实施例所述的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测方法，本申请实施例还提供了一种基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统。

如图3所示，本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统包括热释电红外传感器与单片机，其中，

热释电红外传感器设置在高压开关柜的关键位置处，用于采集高压开关柜关键位置处的红外辐射信号以获得关键位置处的温度数据。热释电红外传感器与单片机信号连接，即热释电红外传感器测量得到高压开关柜关键位置处的温度数据后，将温度数据传输至单片机，通过单片机对其进行分析处理。

单片机包括无线收发模块、MCU与报警电路，无线收发模块包括发射单元与接收单元，热释电红外传感器与发射单元一一对应连接，如图4所示，BIS0001是与热释电红外传感器配套的专用处理芯片，APC300是单向发射单元，BIS0001与APC300连接，可实现对热释电红外传感器所采集的温度数据的无线发送。本示例中，热释电红外传感器与发射单元的信号有效传输距离达到700m，可实现开关柜关键位置的异常温升的远程监控。

接收单元的接收端与多个发射单元连接，即接收单元可同时接收多个热释电红外传感器的温度数据，从而实现多点监测。

如图5所示，接收单元的输出端与MCU连接，APC250S是与APC300配套的接收单元，可同时接收多个APC300发射的信号从而实现多点监测，APC250S与MCU连接，从而将热释电红外传感器采集的温度数据传输至MCU。

本示例中，MCU包括数据采集单元与数据主控单元，其中，

数据采集单元，用于接收热释电红外传感器采集的温度数据，冰柜温度数据进行显示与报警。具体地，数据采集单元接收接收单元传输的温度数据，将温度数据与设定预警值进行比较，判断温度数据是否异常，若温度数据异常，则MCU唤醒报警电路进行报警。

数据主控单元，用于保存温度数据与报警信息。数据主控单元可辅助实现开关柜关键位置处温度的历史数据记录，通过比较分析开关柜历史温度可实现开关柜运行状态的评估。

本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统还包括复位电路，复位电路与MCU电连接，复位电路用于对报警电路进行复位，返回继续对关键位置处的红外辐射进行监测。

本申请实施例提供的基于热释电传感器的高压开关柜温度监测系统，用户可以通过液晶显示屏查看各监测点的状态，并通过键盘设置不同的设定预警值，该系统既可以独立工作，也可以依据实际需要电力系统标准协议与变电站综合自动化系统相连，即MCU通过通讯口与变电站自动化系统相连。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。