摘要：針對聲波表面波無源無線溫度傳感器在開關(guān)柜測溫中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：聲波表面；傳感器；開關(guān)柜

1 概述

溫度是表征電力一次設(shè)備運(yùn)行正常的一個(gè)重要參數(shù)。隨著用電量的急劇增長，為了滿足用電需求，導(dǎo)致變電站的開關(guān)柜等高壓設(shè)備長期運(yùn)行在限狀態(tài)，過負(fù)荷運(yùn)行會導(dǎo)致一次設(shè)備的發(fā)熱及過熱，這一現(xiàn)象在負(fù)荷增長較快的地區(qū)顯得尤為普遍。這些情況如不及時(shí)得到監(jiān)控，及時(shí)處理，都將發(fā)生不可預(yù)測的大事故。通過對開關(guān)柜溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，即可知道開關(guān)柜運(yùn)行工況，通過電網(wǎng)信息資源整合，就可為狀態(tài)檢修提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

2 聲表面波技術(shù)基本原理

聲表面波（SAW）是指能量集中在物體表面?zhèn)鞑サ膹椥圆?聲表面波叉指換能器是一個(gè)非常重要的聲表面波器件。自從出現(xiàn)了叉指換能器，才使聲表面波技術(shù)以及聲表面波傳感器得到了具有實(shí)用價(jià)值的飛速發(fā)展。

SAWR由一對叉指換能器及金屬柵條式反射器構(gòu)成。兩個(gè)叉指換能器一個(gè)用作發(fā)射聲表面波，一個(gè)用作接收聲表面波。叉指換能器和反射器采用半導(dǎo)體集成工藝，它將金屬鋁淀積在壓電基底材料上，然后再用光刻技術(shù)將金屬薄膜刻成一定尺寸及形狀的特殊結(jié)構(gòu)。叉指換能器的指寬、叉指間隔以及反射器柵條寬度、間隔都必須根據(jù)中心頻率、Q值的大小、對噪聲抑制的程度和損耗大小來進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作。

3 無源無線測溫系統(tǒng)的基本構(gòu)成

無源無線測溫系統(tǒng)由測溫傳感器、采集主機(jī)、監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控軟件組成。

采集傳感器不需要供電,可以方便的安裝在高壓設(shè)備上，精確的跟蹤發(fā)熱點(diǎn)的溫度變化，測溫傳感器于采集主機(jī)之間采用無線通訊純絕緣系統(tǒng)，安全性能好。

一個(gè)開關(guān)柜安裝6個(gè)傳感器測量各動靜觸點(diǎn)溫度，這6個(gè)傳感器的溫度采集信息的收發(fā)和管理由一個(gè)溫度采集器統(tǒng)一完成。溫度采集主機(jī)把傳感器采集到的溫度進(jìn)行重新打包封裝，通過有線或者無線的方式發(fā)個(gè)監(jiān)控主機(jī)。變電站內(nèi)多個(gè)開關(guān)柜通過采集器之間組成CAN總線網(wǎng)絡(luò)或無線自組網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)本地傳輸，再由測溫主控終端統(tǒng)一進(jìn)行站內(nèi)所有開關(guān)柜溫度運(yùn)行信息的采集、告警和管理。

測溫主控終端通常安裝在變電站主控室或者保護(hù)室，既可以通過LCD顯示終端屏進(jìn)行溫度信息的本地顯示，也可以通過數(shù)據(jù)接口按照標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約傳入SCADA系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線溫度監(jiān)控、分析以及預(yù)警。

4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗(yàn)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計(jì)思想，結(jié)合自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計(jì)的一款無線測溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通信（如圖1），系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，可靠性和開放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能?？梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強(qiáng)，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機(jī)界面，方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)軟件工程的設(shè)計(jì)規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

圖1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

■實(shí)時(shí)監(jiān)測

■溫度查詢

■運(yùn)行報(bào)表

■實(shí)時(shí)報(bào)警

■設(shè)備提供以下凡種告警方式：

■歷史告警査詢

■用戶權(quán)限管理

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個(gè)回路的測點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。

能耗統(tǒng)計(jì)頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比，用電排名。

運(yùn)維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點(diǎn)無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測溫?cái)?shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖2）。  

圖2 電氣接點(diǎn)在線測溫結(jié)構(gòu)圖

4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

無線溫度傳感器共有5種，分別對應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

4.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

無線測溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

4.3.3 安科瑞顯示終端

顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時(shí)查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。

5 創(chuàng)新及應(yīng)用

基于聲表面波的傳感器是無源傳感器，后期維護(hù)方便，安裝簡單，測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)。該傳感器可廣泛應(yīng)用于開關(guān)柜、電線電纜、變壓器等一次設(shè)備的發(fā)熱點(diǎn)。