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    无线无源测温系统


           近年来,在电厂和变电站已发生多起开关过热事故,造成火灾和大面积的停电事故,解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键,实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。

    一、系统简介

    1、概述
           发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要的设备,在长期运行过程中,开关的触点和母线链接等部位因老化或接触电阻过大而发热,而这些发热部位的温度无法监测,由此最终导致事故发生。近年来,在电厂和变电站已发生多起开关过热事故,造成火灾和大面积的停电事故,解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键,实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。

     2、基本原理
          该系统的基本原理声表面波技术(SAW)是上世纪七、八十年代才逐渐成熟起来的一门新兴科学技术领域,它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。在压电晶体上由于存在压电性,电声之间存在着耦合。压电晶体本身是换能介质,在传播声表面波的压电晶体表面可以制作电声换能器,使电能和声能互相转换。

           无线无源传感技术是采用声表面波传感技术设计,当传感器的压电芯片周围环境温度发生变化时,对延迟型传感器会引起时延或相位的变化,对谐振型声表面波芯片会引起谐振频率的变化,通过这些变化量可以测量出温度。

    3、技术优势
        1)无需电池:SAW传感器采用被动感应方式,无需电池驱动,减少了电池更换带来的维护成本,同时不会对生态环境造成影响。
        2)安全可靠:无线的温度采样方式无需在被测点或相关支撑结构上连线,传感器与接收设备之间无电气联系,从而实现了高压隔离,保障设备安全运行。
        3)安装方便灵活:无源无线温度传感器体积小且与采集器之间数据无线传输,安装方便灵活,不受开关柜结构和空间影响。
        4)环境适应性好:温度传感器通过匹配软件的校正后就已经补偿了传感器制作过程中的偏差。传感器可在任何工作温度范围内的温度进行调试,不会受季节因素影响。通常情况下,传感器只在安装后调试一次,并保持多年不需再校正。同时,灰尘堆积等环境因素不会对SAW传感器测温产生影响。
        5)低成本,维护方便:SAW传感器的价格较其他传统测温方式较低,同时,无源无线的工作方式令本系统的安装、维护成本大大降低。

    二、系统组成 

    1、温度传感器
          温度传感器是直接安装在被测物体表面的测温元件,它负责接收探询射频信号,并返回带温度信息的射频信号到采集器。
     
    2、温度采集器
         1)概述
           采集器负责与一组传感器通信,发生测温探询射频信号到传感器,接收温度传感器的返回信号,并解析成温度监测主站软件系统。读取器天线通过与柜体的间隙穿过隔板吸附在柜壁。采集器放置在顶部,此柜门无需停电即可开启,方便管理人员进行操作。
         2)工作原理
           采集器的天线嵌在开关柜内壁,这样一来可以屏蔽外部的电波干扰。而采集器的其他部分(接收箱)则安装在开关柜的外面。
           采集器由单独的电源供电,并向开关柜内发射短射频信号。如果射频脉冲的频率与温度传感器预设的频率相同,传感器就能收到该射频信号,并且改变和被动地反射脉冲信号。返回的脉冲信号由于受到了传感器自身温度的影响因而携带了传感器的温度信息。

    3、测温主控终端
          温度监测终端主要完成传感器、采集器档案管理、参数设定、温度数据的存储以及提供与自动化系统的数据接口 

    4、后台管理软件
           开关柜温度监测系统的应用软件主要功能包括各温度传感器设备、温度监测各项参数设置、温度信息的远程获取,综合查询分析以及温度预测告警等。
           根据实际情况,这些应用功能可以作为电力自动化系统的一个功能模块存在(将温度信息通过标准数据接口接入电力自动化系统),也可以单独作为一套开关柜温度监测的主站系统。各类运行管理人员通过远程访问及时准确的监控开关柜温度情况。

    三、应用领域

    1、 高压开关柜温度监测
           主要适用于高压开关柜触点的温度监测,无线温度传感器安装在开关柜内的每个开关触头上。
    2、 更多的应用领域
           利用无源无线温度传感器与采集器之间采用无线传输信号,传感器与采集器之间无电气上的连接,具有高压隔离性能,还可扩展应用于高压开关柜触头及接点、杆式变压器、箱变式变电站、高压母线接头、高压电缆接头、刀闸开关等高压设备运行温度的测量。





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