基于無源無線SAW的開關柜溫度檢測系統的研究

程林中 張文燁 龍城 李堅 竇阿林

【摘 要】為了對高壓開關柜內溫度進行有效準確的測量，在對變電站開關柜內環境的要求做出準確判斷的基礎上，設計了一套基于無源無線SAW溫度監測系統，用無線電信號將分散的傳感器進行連接，組成設備的溫度監測網絡，將最終參數信息送至監控中心，以便相關工作人員進行直觀的觀測。該裝置投入到變電站中測試，發現對高壓開關柜內的溫度能進行準確有效的檢測，并能正常發出預警信號，達到了預期目標。

【關鍵詞】高壓開關柜；無源；無線；測溫系統

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

高壓開關柜是變電站里一種必不可少的設備，它能不能做到可靠運行是變電站安全生產、電力可靠的一個非常關鍵的因素。開關柜設備在長期運行過程中，開關柜內的觸點、母排、電力電纜銜接等部位因老化、接觸不良和松動導致在正常負荷下發熱現象，如果不能對這些部位的溫度進行有效的檢測，可能會導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上，本文提出采用無源無線SAW的方法用于變電站開關柜設備溫度的監測，采用無源無線SAW用于開關柜內溫度的檢測，靈敏、穩定的檢測運行夠確保高壓開關柜更好的工作和統一的監測站管理，是維護工作人員的有利助手[2]。

1 SAW溫度檢測系統的整體設計

系統設計采用了無源無線SAW溫度傳感器作為開關柜溫度采集原件，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、成本低等優點，實現在開關柜這種惡劣環境下對溫度的精確測量，系統的整體設計如圖1所示，具體方案歸結起來主要可分為三個部分：高壓開關柜層、站內主控層、監控中心層。

2 系統硬件設計

2.1 溫度數據采集

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開關柜內的母線連接接頭和裸露觸點等位置。用于溫度信號的感應和輸送的無線溫度采集器，其結構包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無線收發電路，如圖2所示。溫度采集器是測量柜內溫度的最下層的構件，由溫度監測主機進行處理與顯示數據圖像是根據無線網絡傳輸溫度值進行繪制[3]。

2.2 系統通信實現

通信管理裝置，它是連接各個部件的中間橋梁，將開關柜內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度大廳的信息監控中心，通信系統是否安全快捷也是判斷這個系統整體是否有效的原因之一。信息通信系統可實現對各種不同種類的開關柜內溫度測量部件或測量單元的測量控制、通信管理、數據采集以及數據處理，將檢測結果和設備狀態通過專門搭建的用于電網通信的內部專網傳送到站控中心和遠方的監控和數據采集管理系統[4]，如圖3所示。

3 系統軟件設計以及在變電站的應用

根據變電站開關柜工作環境的需要，系統的工作流程如圖4所示，首先是系統的初始化，主要包括測溫系統的設置以及各個模塊的初始化，然后，定時器啟動發射采集信號，溫度傳感器將檢測的溫度信息通過 網絡傳至站內主控室用以通知站內人員，然后再通過通信網傳至調度監控中心，對數據進行分析。通過軟件系統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、統計、分析。調度監控中心可以通過軟件系統提供歷史數據庫查看該變電站開關柜在監控期間發生的超溫信息和故障信息。

4 結語

基于無源無線SAW的開關柜溫度檢測系統為變電站開關柜內溫度傳感器的定位，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，以便電力調度人員及運維人員及時發現故障并能迅速定位故障點。此外，該溫度檢測系統能通過系統歷史數據庫查看監控期間出現的故障信息。應用結果表明，該系統布設方便，具有較高的可靠性和實用性。

【參考文獻】

[1]苑舜.高壓開關設備狀態監測與診斷技術[M].第1版.北京：機械工業出版社，2001.3.7.

[2]張文燁.變電站開關柜內設備無線測溫系統研究[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[J].電氣技術，2010，（11）：101-104.

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