無源無線在線測(cè)溫技術(shù)在變電站的應(yīng)用研究

葉國棟

摘 要：本文描述了一種無源無線在線測(cè)溫的技術(shù)原理。分析該產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的安裝運(yùn)行過程，描述涉及到的相關(guān)技術(shù)問題。并結(jié)合巢湖供電公司半湯35kV變電站10kV開關(guān)柜關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)無源無線在線測(cè)溫裝置安裝運(yùn)行過程進(jìn)行相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：無源無線；測(cè)溫裝置；變電站

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）23-0094-02

1 無源無線在線測(cè)溫概述

無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的開關(guān)柜提供實(shí)時(shí)、智能、高效的溫度監(jiān)測(cè)方案。該系統(tǒng)可以為開關(guān)柜中的關(guān)鍵連接部位提供連續(xù)不間斷的溫度在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)記錄溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)預(yù)警報(bào)警功能，有效提高高壓開關(guān)柜運(yùn)行可靠性。

無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)采用基于聲表面波（SAW：Surface Acoustic Wave）技術(shù)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(shí)現(xiàn)與信號(hào)收發(fā)天線的通信，真正實(shí)現(xiàn)高低壓電路分離運(yùn)行。該系統(tǒng)具有溫度傳感器安裝簡(jiǎn)便快捷，停電時(shí)間短；安裝完成后，無需停電更換電池；無需感應(yīng)取電，故障點(diǎn)少，無需停電檢修等特點(diǎn)。

系統(tǒng)功能：

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

預(yù)警報(bào)警：可以在測(cè)溫系統(tǒng)中設(shè)置溫度預(yù)警閾值和溫度報(bào)警閾值。測(cè)溫點(diǎn)達(dá)到預(yù)警，觸發(fā)預(yù)警信息；達(dá)到報(bào)警閾值，觸發(fā)報(bào)警信息。預(yù)警或報(bào)警信息將被實(shí)時(shí)發(fā)送到本地顯示終端和遠(yuǎn)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(cè)量點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)，查詢預(yù)警報(bào)警歷史記錄。

管理平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)對(duì)大量分散DTE-SAW開關(guān)柜無源無線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，快速實(shí)時(shí)完成大量數(shù)據(jù)收存、優(yōu)化處理、合理調(diào)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(dòng)客戶端無線通訊，當(dāng)測(cè)溫系統(tǒng)中出現(xiàn)預(yù)警報(bào)警信息時(shí)，向授權(quán)客戶端實(shí)時(shí)發(fā)送推送信息；系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，授權(quán)客戶端可以查詢被授權(quán)溫度測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)和歷史溫度數(shù)據(jù)。

2 無源無線在線測(cè)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(hào)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(yīng)器的表面激活一個(gè)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(jī)制，使得溫度測(cè)量得以實(shí)現(xiàn)。（3）叉指換能器IDT再將表面波的頻率振蕩轉(zhuǎn)化成射頻信號(hào)。此射頻信號(hào)由智能分析器天線收到，經(jīng)過智能采集器進(jìn)行處理后獲得傳感器溫度。由于采用接觸式測(cè)溫，傳感器溫度即為傳感器安裝點(diǎn)的實(shí)際溫度。如圖1所示。

3 無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成

無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)由基于聲表面波技術(shù)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(cè)溫系統(tǒng)管理平臺(tái)組成。如圖2所示。

4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用基于聲表面波技術(shù)的無源無線方式溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)高低壓絕對(duì)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(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，不使用電池，不采用CT取電，安裝成功后無須維護(hù)。（4）無源無線溫度傳感器采用無源方式，因此傳感器可以長(zhǎng)時(shí)間高頻率刷新溫度測(cè)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(cè)溫，感溫面采用銅底板，傳感器測(cè)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(cè)到的就是環(huán)境溫度。為了準(zhǔn)確測(cè)量物體表面的溫度，應(yīng)保證傳感器的感溫面與被測(cè)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(tái)智能集中器可以控制多臺(tái)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(cè)量數(shù)據(jù)；使用485或其他總線方式與后臺(tái)監(jiān)控相連。

6 產(chǎn)品安裝應(yīng)用實(shí)例

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

測(cè)溫系統(tǒng)產(chǎn)品投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確高效。通過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，上述無源無線在線測(cè)溫產(chǎn)品獨(dú)特的聲表面波傳感器技術(shù)，電磁波吸收材料技術(shù)及窄帶分析技術(shù)等，有效保障了溫度信息實(shí)時(shí)、持續(xù)、安全、有效、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)要求，為我公司對(duì)變電站重要負(fù)荷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

7 結(jié)語

無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)所使用的傳感器基于聲表面波技術(shù)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(shí)現(xiàn)與信號(hào)收發(fā)天線的通信，真正實(shí)現(xiàn)高低壓電路分離運(yùn)行。該系統(tǒng)具有溫度傳感器安裝簡(jiǎn)便快捷，停電時(shí)間短；安裝完成后，無需停電更換電池；無需感應(yīng)取電，故障點(diǎn)少，無需停電檢修等特點(diǎn)。

開關(guān)柜安裝使用無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。當(dāng)開關(guān)柜運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常溫升時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警或報(bào)警，有效提高開關(guān)柜運(yùn)行安全性。在開關(guān)柜日常使用工程中，結(jié)合無源無線在線測(cè)溫系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜發(fā)熱性能的研究，進(jìn)而可以對(duì)開關(guān)柜使用情況做出有效評(píng)估。

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