无源无线在线测温技术在变电站的应用研究

叶国栋

摘 要：本文描述了一种无源无线在线测温的技术原理。分析该产品在实际应用中的安装运行过程，描述涉及到的相关技术问题。并结合巢湖供电公司半汤35kV变电站10kV开关柜关键节点无源无线在线测温装置安装运行过程进行相关分析。

关键词：无源无线；测温装置；变电站

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0094-02

1 无源无线在线测温概述

无源无线在线测温系统为电力系统的开关柜提供实时、智能、高效的温度监测方案。该系统可以为开关柜中的关键连接部位提供连续不间断的温度在线监测，实时记录温度监测点的温度变化趋势，实现温度监测点的实时预警报警功能，有效提高高压开关柜运行可靠性。

无源无线在线测温系统采用基于声表面波（SAW：Surface Acoustic Wave）技术的新型无源无线温度传感器，该传感器利用安装在其中的晶体的物理特性，无需工作电路，不需要供电，并且采用射频无线方式实现与信号收发天线的通信，真正实现高低压电路分离运行。该系统具有温度传感器安装简便快捷，停电时间短；安装完成后，无需停电更换电池；无需感应取电，故障点少，无需停电检修等特点。

系统功能：

温度测量：测温系统中利用基于声表面波技术的新型无源无线温度传感器，采取接触式测温，无源无线，测温数据刷新周期短。

预警报警：可以在测温系统中设置温度预警阈值和温度报警阈值。测温点达到预警，触发预警信息；达到报警阈值，触发报警信息。预警或报警信息将被实时发送到本地显示终端和远程显示终端。

历史查询：系统具有历史数据保存功能，形成历史数据曲线，可以分析测量点温度变化趋势，查询预警报警历史记录。

管理平台：实现对大量分散DTE-SAW开关柜无源无线温度在线监测系统的统一管理，快速实时完成大量数据收存、优化处理、合理调度、智慧决策、全面监视等综合工作。

终端查询：系统支持与移动客户端无线通讯，当测温系统中出现预警报警信息时，向授权客户端实时发送推送信息；系统正常运行时，授权客户端可以查询被授权温度测量系统的实时和历史温度数据。

2 无源无线在线测温系统工作原理

（1）智能采集器通过与其相连的智能采集器天线发射射频脉冲。脉冲信号被新型无源无线温度传感器上的螺旋天线收到后，通过叉指换能器（IDT：InterdigitalTransducer） 在压电感应器的表面激活一个表面波。（2）传感器表面波的频率由于受到传感器本身温度的影响发生了变化。正是由于频率受温度变化的机制，使得温度测量得以实现。（3）叉指换能器IDT再将表面波的频率振荡轉化成射频信号。此射频信号由智能分析器天线收到，经过智能采集器进行处理后获得传感器温度。由于采用接触式测温，传感器温度即为传感器安装点的实际温度。如图1所示。

3 无源无线在线测温系统构成

无源无线在线测温系统由基于声表面波技术的新型无源无线温度传感器、智能采集器天线、智能采集器、智能集中器、高性能吸波材料、本地通信柜、测温系统管理平台组成。如图2所示。

4 技术特点

（1）采用基于声表面波技术的无源无线方式温度传感器，实现高低压绝对分离，安全性极高。（2）无源无线温度传感器体积小，且与智能采集器之间采用无线传输，安装灵活不受安装结构和安装空间影响。（3）无源无线温度传感器利用其物理特性实现温度测量，不使用电池，不采用CT取电，安装成功后无须维护。（4）无源无线温度传感器采用无源方式，因此传感器可以长时间高频率刷新温度测量数据。

5 安装方式

5.1 传感器安装

如图3无源无线温度传感器通过接触式测温，感温面采用铜底板，传感器测到的温度就是该感温面的温度，若传感器放置在空气中，则测到的就是环境温度。为了准确测量物体表面的温度，应保证传感器的感温面与被测物体的表面紧密接触。

5.2 采集器与管理器安装

如图4智能采集器推荐使用屏蔽电缆与智能采集器天线相连。智能采集器通过485总线方式与智能集中器通讯，一台智能集中器可以控制多台智能采集器。智能集中器通过485总线从智能采集器获得温度测量数据；使用485或其他总线方式与后台监控相连。

6 产品安装应用实例

2017年巢湖供电公司辖区35kv半汤变电站10kv开关柜安装了无源无线在线测温66点，其中包括安装了1台智能集中机、11台智能采集器、11台智能采集器天线、传输设备等，通过供电公司内网接入到无源无线在线测温平台。

测温系统产品投运以来，运行稳定可靠，数据采集准确高效。通过实际运行验证，上述无源无线在线测温产品独特的声表面波传感器技术，电磁波吸收材料技术及窄带分析技术等，有效保障了温度信息实时、持续、安全、有效、准确的监测要求，为我公司对变电站重要负荷设备运行状态分析提供了可靠的数据依据。

7 结语

无源无线在线测温系统所使用的传感器基于声表面波技术原理。该传感器利用安装在其中的晶体的物理特性，无需工作电路，不需要供电，并且采用射频无线方式实现与信号收发天线的通信，真正实现高低压电路分离运行。该系统具有温度传感器安装简便快捷，停电时间短；安装完成后，无需停电更换电池；无需感应取电，故障点少，无需停电检修等特点。

开关柜安装使用无源无线在线测温系统，可以实现关键节点温度实时在线监测。当开关柜运行过程中出现异常温升时，可以实现提前预警或报警，有效提高开关柜运行安全性。在开关柜日常使用工程中，结合无源无线在线测温系统可以实现对开关柜发热性能的研究，进而可以对开关柜使用情况做出有效评估。

参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]万光毅.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[3]付家才.单片机控制工程实践技术[M].化学工业出版社，2004.

[4]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[5]于还业.温室环境自动监测系统[J].农业工程学报，1997，13：262-169.

[6]刘士光.温室大棚多功能测试仪的智能化自校方法[J].农业工程学报，2000，16（3）：135-137.

[7]张毅坤.单片微型计算机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，1998.

[8]李朝青.单片机原理及接El技术[M].北京：航空航天大学出版社，I999.

[9]何立民.单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.

[10]李华.MSC一51系列单片杌实用接口技术（第1版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993.

[11]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社.1996.

[12]王泽保.新型单片机在集成电路测试中的应用[J].微型机与应用，1997，（5）：42-43.

[13]彭佳文，姚志成，彭佳红.一种单片机多机通信系统的设计[J].微计算机信息，2008，24（2）：131-133.

[14]郑文争，王旭阳.基于Rs485串行1：3的远程实时信号传输设计[J].通信技术，2007，5（5）：16-18.endprint