基于無源無線SAW的開關(guān)柜溫度檢測系統(tǒng)的研究

程林中 張文燁 龍城 李堅 竇阿林

【摘 要】為了對高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度進行有效準確的測量，在對變電站開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境的要求做出準確判斷的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套基于無源無線SAW溫度監(jiān)測系統(tǒng)，用無線電信號將分散的傳感器進行連接，組成設(shè)備的溫度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將最終參數(shù)信息送至監(jiān)控中心，以便相關(guān)工作人員進行直觀的觀測。該裝置投入到變電站中測試，發(fā)現(xiàn)對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度能進行準確有效的檢測，并能正常發(fā)出預(yù)警信號，達到了預(yù)期目標。

【關(guān)鍵詞】高壓開關(guān)柜；無源；無線；測溫系統(tǒng)

中圖分類號： TM591；TP274 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）05-0072-002

【Abstract】In order to effectively accurate temperature measurement within the high voltage switch cabinet，at the request of the environment inside the substation switchgear make accurate judgment， on the basis of design a temperature monitoring system based on passive wireless SAW，sensors are connected by radio signal will be dispersed， composition of equipment temperature monitoring network，will eventually parameter information sent to the monitoring center，so that the relevant staff for intuitive observation.The device is put into the substation to test，and it is found that the temperature in the high voltage switch cabinet can be detected accurately and effectively，and the warning signal can be issued normally，and the expected target is reached.

【Key words】High-voltage switch cabinet；Passive；Wireless；Temperature measurement system

0 引言

高壓開關(guān)柜是變電站里一種必不可少的設(shè)備，它能不能做到可靠運行是變電站安全生產(chǎn)、電力可靠的一個非常關(guān)鍵的因素。開關(guān)柜設(shè)備在長期運行過程中，開關(guān)柜內(nèi)的觸點、母排、電力電纜銜接等部位因老化、接觸不良和松動導(dǎo)致在正常負荷下發(fā)熱現(xiàn)象，如果不能對這些部位的溫度進行有效的檢測，可能會導(dǎo)致整個變電站運行的癱瘓[1]。在對上述問題分析研究的基礎(chǔ)上，本文提出采用無源無線SAW的方法用于變電站開關(guān)柜設(shè)備溫度的監(jiān)測，采用無源無線SAW用于開關(guān)柜內(nèi)溫度的檢測，靈敏、穩(wěn)定的檢測運行夠確保高壓開關(guān)柜更好的工作和統(tǒng)一的監(jiān)測站管理，是維護工作人員的有利助手[2]。

1 SAW溫度檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計采用了無源無線SAW溫度傳感器作為開關(guān)柜溫度采集原件，不僅無線、無源占地小，還具有測量快速、抗干擾能力強、保密性好、成本低等優(yōu)點，實現(xiàn)在開關(guān)柜這種惡劣環(huán)境下對溫度的精確測量，系統(tǒng)的整體設(shè)計如圖1所示，具體方案歸結(jié)起來主要可分為三個部分：高壓開關(guān)柜層、站內(nèi)主控層、監(jiān)控中心層。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 溫度數(shù)據(jù)采集

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的母線連接接頭和裸露觸點等位置。用于溫度信號的感應(yīng)和輸送的無線溫度采集器，其結(jié)構(gòu)包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無線收發(fā)電路，如圖2所示。溫度采集器是測量柜內(nèi)溫度的最下層的構(gòu)件，由溫度監(jiān)測主機進行處理與顯示數(shù)據(jù)圖像是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸溫度值進行繪制[3]。

2.2 系統(tǒng)通信實現(xiàn)

通信管理裝置，它是連接各個部件的中間橋梁，將開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器檢測的溫度信息輸送出去，最終的接受方是供電公司調(diào)度大廳的信息監(jiān)控中心，通信系統(tǒng)是否安全快捷也是判斷這個系統(tǒng)整體是否有效的原因之一。信息通信系統(tǒng)可實現(xiàn)對各種不同種類的開關(guān)柜內(nèi)溫度測量部件或測量單元的測量控制、通信管理、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)處理，將檢測結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)通過專門搭建的用于電網(wǎng)通信的內(nèi)部專網(wǎng)傳送到站控中心和遠方的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)[4]，如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計以及在變電站的應(yīng)用

根據(jù)變電站開關(guān)柜工作環(huán)境的需要，系統(tǒng)的工作流程如圖4所示，首先是系統(tǒng)的初始化，主要包括測溫系統(tǒng)的設(shè)置以及各個模塊的初始化，然后，定時器啟動發(fā)射采集信號，溫度傳感器將檢測的溫度信息通過 網(wǎng)絡(luò)傳至站內(nèi)主控室用以通知站內(nèi)人員，然后再通過通信網(wǎng)傳至調(diào)度監(jiān)控中心，對數(shù)據(jù)進行分析。通過軟件系統(tǒng)不僅可以在人機交互界面上捕捉到各個溫度傳感器的位置信息、溫度的實時測量并反饋到主站，還可以通過聲光兩種方式進行故障報警，并對各類報警進行查詢、統(tǒng)計、分析。調(diào)度監(jiān)控中心可以通過軟件系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)庫查看該變電站開關(guān)柜在監(jiān)控期間發(fā)生的超溫信息和故障信息。

4 結(jié)語

基于無源無線SAW的開關(guān)柜溫度檢測系統(tǒng)為變電站開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器的定位，溫度信息的測量以及實時上傳，超溫報警提供了強有力的支持，以便電力調(diào)度人員及運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障并能迅速定位故障點。此外，該溫度檢測系統(tǒng)能通過系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫查看監(jiān)控期間出現(xiàn)的故障信息。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)布設(shè)方便，具有較高的可靠性和實用性。

【參考文獻】

[1]苑舜.高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)[M].第1版.北京：機械工業(yè)出版社，2001.3.7.

[2]張文燁.變電站開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備無線測溫系統(tǒng)研究[D].華北電力大學，2017.

[3]龔貽文，譚冰，劉文.聲表面波無線無源溫度傳感系統(tǒng)[J].電氣技術(shù)，2010，（11）：101-104.

[4]蘭西柱，李海鵬，顏文蜻.基于ZigB ee的高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計[J].安徽理工大學學報（自然科學版），2011，（O1）：45-50.