無源無線在線測溫技術在變電站的應用研究

葉國棟

摘 要：本文描述了一種無源無線在線測溫的技術原理。分析該產(chǎn)品在實際應用中的安裝運行過程，描述涉及到的相關技術問題。并結合巢湖供電公司半湯35kV變電站10kV開關柜關鍵節(jié)點無源無線在線測溫裝置安裝運行過程進行相關分析。

關鍵詞：無源無線；測溫裝置；變電站

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0094-02

1 無源無線在線測溫概述

無源無線在線測溫系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的開關柜提供實時、智能、高效的溫度監(jiān)測方案。該系統(tǒng)可以為開關柜中的關鍵連接部位提供連續(xù)不間斷的溫度在線監(jiān)測，實時記錄溫度監(jiān)測點的溫度變化趨勢，實現(xiàn)溫度監(jiān)測點的實時預警報警功能，有效提高高壓開關柜運行可靠性。

無源無線在線測溫系統(tǒng)采用基于聲表面波（SAW：Surface Acoustic Wave）技術的新型無源無線溫度傳感器，該傳感器利用安裝在其中的晶體的物理特性，無需工作電路，不需要供電，并且采用射頻無線方式實現(xiàn)與信號收發(fā)天線的通信，真正實現(xiàn)高低壓電路分離運行。該系統(tǒng)具有溫度傳感器安裝簡便快捷，停電時間短；安裝完成后，無需停電更換電池；無需感應取電，故障點少，無需停電檢修等特點。

系統(tǒng)功能：

溫度測量：測溫系統(tǒng)中利用基于聲表面波技術的新型無源無線溫度傳感器，采取接觸式測溫，無源無線，測溫數(shù)據(jù)刷新周期短。

預警報警：可以在測溫系統(tǒng)中設置溫度預警閾值和溫度報警閾值。測溫點達到預警，觸發(fā)預警信息；達到報警閾值，觸發(fā)報警信息。預警或報警信息將被實時發(fā)送到本地顯示終端和遠程顯示終端。

歷史查詢：系統(tǒng)具有歷史數(shù)據(jù)保存功能，形成歷史數(shù)據(jù)曲線，可以分析測量點溫度變化趨勢，查詢預警報警歷史記錄。

管理平臺：實現(xiàn)對大量分散DTE-SAW開關柜無源無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，快速實時完成大量數(shù)據(jù)收存、優(yōu)化處理、合理調度、智慧決策、全面監(jiān)視等綜合工作。

終端查詢：系統(tǒng)支持與移動客戶端無線通訊，當測溫系統(tǒng)中出現(xiàn)預警報警信息時，向授權客戶端實時發(fā)送推送信息；系統(tǒng)正常運行時，授權客戶端可以查詢被授權溫度測量系統(tǒng)的實時和歷史溫度數(shù)據(jù)。

2 無源無線在線測溫系統(tǒng)工作原理

（1）智能采集器通過與其相連的智能采集器天線發(fā)射射頻脈沖。脈沖信號被新型無源無線溫度傳感器上的螺旋天線收到后，通過叉指換能器（IDT：InterdigitalTransducer） 在壓電感應器的表面激活一個表面波。（2）傳感器表面波的頻率由于受到傳感器本身溫度的影響發(fā)生了變化。正是由于頻率受溫度變化的機制，使得溫度測量得以實現(xiàn)。（3）叉指換能器IDT再將表面波的頻率振蕩轉化成射頻信號。此射頻信號由智能分析器天線收到，經(jīng)過智能采集器進行處理后獲得傳感器溫度。由于采用接觸式測溫，傳感器溫度即為傳感器安裝點的實際溫度。如圖1所示。

3 無源無線在線測溫系統(tǒng)構成

無源無線在線測溫系統(tǒng)由基于聲表面波技術的新型無源無線溫度傳感器、智能采集器天線、智能采集器、智能集中器、高性能吸波材料、本地通信柜、測溫系統(tǒng)管理平臺組成。如圖2所示。

4 技術特點

（1）采用基于聲表面波技術的無源無線方式溫度傳感器，實現(xiàn)高低壓絕對分離，安全性極高。（2）無源無線溫度傳感器體積小，且與智能采集器之間采用無線傳輸，安裝靈活不受安裝結構和安裝空間影響。（3）無源無線溫度傳感器利用其物理特性實現(xiàn)溫度測量，不使用電池，不采用CT取電，安裝成功后無須維護。（4）無源無線溫度傳感器采用無源方式，因此傳感器可以長時間高頻率刷新溫度測量數(shù)據(jù)。

5 安裝方式

5.1 傳感器安裝

如圖3無源無線溫度傳感器通過接觸式測溫，感溫面采用銅底板，傳感器測到的溫度就是該感溫面的溫度，若傳感器放置在空氣中，則測到的就是環(huán)境溫度。為了準確測量物體表面的溫度，應保證傳感器的感溫面與被測物體的表面緊密接觸。

5.2 采集器與管理器安裝

如圖4智能采集器推薦使用屏蔽電纜與智能采集器天線相連。智能采集器通過485總線方式與智能集中器通訊，一臺智能集中器可以控制多臺智能采集器。智能集中器通過485總線從智能采集器獲得溫度測量數(shù)據(jù)；使用485或其他總線方式與后臺監(jiān)控相連。

6 產(chǎn)品安裝應用實例

2017年巢湖供電公司轄區(qū)35kv半湯變電站10kv開關柜安裝了無源無線在線測溫66點，其中包括安裝了1臺智能集中機、11臺智能采集器、11臺智能采集器天線、傳輸設備等，通過供電公司內網(wǎng)接入到無源無線在線測溫平臺。

測溫系統(tǒng)產(chǎn)品投運以來，運行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集準確高效。通過實際運行驗證，上述無源無線在線測溫產(chǎn)品獨特的聲表面波傳感器技術，電磁波吸收材料技術及窄帶分析技術等，有效保障了溫度信息實時、持續(xù)、安全、有效、準確的監(jiān)測要求，為我公司對變電站重要負荷設備運行狀態(tài)分析提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

7 結語

無源無線在線測溫系統(tǒng)所使用的傳感器基于聲表面波技術原理。該傳感器利用安裝在其中的晶體的物理特性，無需工作電路，不需要供電，并且采用射頻無線方式實現(xiàn)與信號收發(fā)天線的通信，真正實現(xiàn)高低壓電路分離運行。該系統(tǒng)具有溫度傳感器安裝簡便快捷，停電時間短；安裝完成后，無需停電更換電池；無需感應取電，故障點少，無需停電檢修等特點。

開關柜安裝使用無源無線在線測溫系統(tǒng)，可以實現(xiàn)關鍵節(jié)點溫度實時在線監(jiān)測。當開關柜運行過程中出現(xiàn)異常溫升時，可以實現(xiàn)提前預警或報警，有效提高開關柜運行安全性。在開關柜日常使用工程中，結合無源無線在線測溫系統(tǒng)可以實現(xiàn)對開關柜發(fā)熱性能的研究，進而可以對開關柜使用情況做出有效評估。

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