开关柜声波测温技术研究

刘月琴

（国网山西省电力忻州供电公司，山西 忻州 034000）

开关柜声波测温技术研究

刘月琴

（国网山西省电力忻州供电公司，山西 忻州 034000）

文章研究了开关柜声波测温技术，基于声表面波的无线无源传感系统，主要解决了目前测温中存在高电压、强电磁情况下的干扰严重、测温时间短、实时监测难的问题，提高了运维人员的智能化水平，为电网的智能化水平发挥了作用。

开关柜；声波测温；系统

1 声表面波测温系统验证部署图

新研制的基于声表面波技术的无源无线温度在线监测系统在实验室进行功能性验证后需要进行实地安装测试，实地安装之前需要完成一系列型式试验验证，实验内容包括环境适应性实验、温度精度实验、电磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility，EMC）实验，绝缘耐压等实验，保证设备性能满足要求[1]。

设备通过各项实验验证后可以实地部署，该设备安装主要包括以下几个部件的安装：传感器、读取天线、读取器以及监控终端。具体各个部件位置如图1所示。

图1 10 kV开关柜无线无源监测系统各部件位置正视和俯视

如图1所示，以标准10 kV开关柜为例展示无源无线温度在线监控系统安装示意图及模拟安装位置，根据开关柜工作原理及故障情况，一套标准柜一般有6～9个位置属于重点温度监控部位，分别是开关柜母线进线触头、出线母排接头以及电缆接头[2]。系统安装时传感器可利用设备自身螺栓紧固在需要测温的部位，读取天线通过柜内部走线槽引到开关柜的配电盘室，系统读取器可通过导轨固定在配电盘上，读取器通过引出RS485总线连接到温度监控终端计算机。系统组成架构如图2所示。

图2 系统组成架构

在安装系统之前应收集变电站相应高压开关柜的技术资料、安装位置以及上级系统的技术资料，充分地进行设计及论证、协商，制定详细的安装方案。安装人员作业前应学习有关安全生产知识、规章制度及安全技术操作规程，增强安全意识，提高安全生产技能，在施工中严格执行电力建设安全施工管理的有关规定，认真采取防护措施，严防事故，在保证工程顺利进行的同时达到相关技术要求。进场前，准备好安装需用到的全部工具、设备、材料，高压室内需用的连接线需事先做好线头，尽量缩短在高压室的施工时间。当在开关柜安装温度传感器时，一定要遵照安装方案，注意人身及设备安全。各设备的安装位置一定要考虑周全，特别是在高压开关柜部分，传感器的安装一定要做到不漏检[3]。安装完毕后，要留心检查，不要留下任何隐患，若发现有漏检的情况，一定要立即排查。必须做到检测准确，设备位置标示清楚，无系统漏检情况。

2 声波测温系统功能及技术指标

新研制的基于声表面波技术的无源无线温度在线监测系统能够实现实时在线的温度监测，保证设备的安全运行，无线传输方式不影响高压绝缘，避免有线方式“爬电”的隐患；传感器完全无源，不带电池，免维护，同时也避免了电池高温爆炸和化学泄露等隐患；无源温度传感器体积小，安装简单，不受设备结构和空间影响。装置主要部件参数及功能如下。

（1）传感器：温度感应器，其核心构件—用于温度检测的单端对SAW谐振器工作频率为432～442 MHz，谐振器的空载品质因子大于10 000，插入损耗低于3 dB，温度系数为20×10-6；

（2）读取器：信号发射与采集功能，发射功率：〈20 dBm；

（3）传感器读取距离：〉1 m；

（4）传感器的温度在-25～125 ℃范围内，精度为±2 ℃；

（5）传感器耐受温度范围为-50～200 °C；

（6）材料标准：美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers，ASME），电气标准：国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）；

（7）符合EMC安全规范和低电压装置规范；（8）系统符合欧洲的EEx de IIC T4标准。

3 测温系统最终成果

通过对研制的测温系统进行实验验证以及实地部署和长期运行测试，结果证明该产品运行稳定可靠，长期运行过程中信号稳定而且温度没有漂移，6个测温点温度基本保持一致，随着负荷变化测温点温度呈现周期性的变化。传感器高低温实验曲线如图3所示。

图3 传感器高低温实验曲线

通过对该产品全面的测试，认为该产品具有“无源”“无线”“免维护”“实时在线”等多个优点，且具有较强的抗干扰、抗恶劣电磁环境的能力，特别适合应用在电网测温领域，该产品解决了现有测温产品诸多的问题，完全可以取代现有产品在电网领域大规模的推广应用。

4 结语

声波测温系统成功将SAW声表面波技术应用到电网测温领域，结合射频技术、嵌入式软件技术，将三学科交叉研制出新型的测温系统。该系统具备现有测温产品所不具备的优势，传感器本身完全无源避免了后期维护，无线传输方便了现场施工。诸多优点特别适合于电力测温领域。本项目根据电力设备实际测温需要，研制出了适合电力设备安装配套的传感器结构，安装方便灵活。该项技术如能批量应用将解决现有电力测温的难题，改变现有人工巡检的工作方式，为国内的电力设备智能化在线监测提供很好的解决方案。

[1]牟元恩.电力系统通信机房智能温控系统设计与实现[J].无线互联科技，2017（9）：66-67.

[2]马平，刘南南.基于声波测温和LSSVM_GA的电厂NO_x排放建模与优化[J].中国测试，2016（3）：118-122.

[3]刘勇求，王文斌.基于阈值预警功能的高压开关柜光纤测温系统设计与测试[J].实验室研究与探索，2017（7）：68-71.

Study on the acoustic wave temperature measurement technology for switch cabinet

Liu Yueqin
（State Grid Shanxi Electric Power Xinzhou Electric Power Supply Company, Xinzhou 034000, China）

This paper studies the acoustic wave temperature measurement technology for switch cabinet. The wireless passive sensing system based on surface acoustic wave, mainly to solve the problems of strong electromagnetic interference under the condition of serious,measurement of short time, real time monitoring of the difficult in current measurement in high voltage, which improves the intelligent level of maintenance personnel, playing a role for the intelligent level of power grid.

switch cabinet; acoustic wave temperature measuring; system

刘月琴（1967— ），女，山西忻州人，高级工程师，学士；研究方向：电力系统通信。