基于无源无线SAW的开关柜温度检测系统的研究

程林中 张文烨 龙城 李坚 窦阿林

【摘 要】为了对高压开关柜内温度进行有效准确的测量，在对变电站开关柜内环境的要求做出准确判断的基础上，设计了一套基于无源无线SAW温度监测系统，用无线电信号将分散的传感器进行连接，组成设备的温度监测网络，将最终参数信息送至监控中心，以便相关工作人员进行直观的观测。该装置投入到变电站中测试，发现对高压开关柜内的温度能进行准确有效的检测，并能正常发出预警信号，达到了预期目标。

【关键词】高压开关柜；无源；无线；测温系统

中图分类号： TM591；TP274 文献标识码： A 文章编号： 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

高压开关柜是变电站里一种必不可少的设备，它能不能做到可靠运行是变电站安全生产、电力可靠的一个非常关键的因素。开关柜设备在长期运行过程中，开关柜内的触点、母排、电力电缆衔接等部位因老化、接触不良和松动导致在正常负荷下发热现象，如果不能对这些部位的温度进行有效的检测，可能会导致整个变电站运行的瘫痪[1]。在对上述问题分析研究的基础上，本文提出采用无源无线SAW的方法用于变电站开关柜设备温度的监测，采用无源无线SAW用于开关柜内温度的检测，灵敏、稳定的检测运行够确保高压开关柜更好的工作和统一的监测站管理，是维护工作人员的有利助手[2]。

1 SAW温度检测系统的整体设计

系统设计采用了无源无线SAW温度传感器作为开关柜温度采集原件，不仅无线、无源占地小，还具有测量快速、抗干扰能力强、保密性好、成本低等优点，实现在开关柜这种恶劣环境下对温度的精确测量，系统的整体设计如图1所示，具体方案归结起来主要可分为三个部分：高压开关柜层、站内主控层、监控中心层。

2 系统硬件设计

2.1 温度数据采集

通常安装在被测部位的表面，如高压开关柜内的母线连接接头和裸露触点等位置。用于温度信号的感应和输送的无线温度采集器，其结构包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、无线收发电路，如图2所示。温度采集器是测量柜内温度的最下层的构件，由温度监测主机进行处理与显示数据图像是根据无线网络传输温度值进行绘制[3]。

2.2 系统通信实现

通信管理装置，它是连接各个部件的中间桥梁，将开关柜内温度传感器检测的温度信息输送出去，最终的接受方是供电公司调度大厅的信息监控中心，通信系统是否安全快捷也是判断这个系统整体是否有效的原因之一。信息通信系统可实现对各种不同种类的开关柜内温度测量部件或测量单元的测量控制、通信管理、数据采集以及數据处理，将检测结果和设备状态通过专门搭建的用于电网通信的内部专网传送到站控中心和远方的监控和数据采集管理系统[4]，如图3所示。

3 系统软件设计以及在变电站的应用

根据变电站开关柜工作环境的需要，系统的工作流程如图4所示，首先是系统的初始化，主要包括测温系统的设置以及各个模块的初始化，然后，定时器启动发射采集信号，温度传感器将检测的温度信息通过 网络传至站内主控室用以通知站内人员，然后再通过通信网传至调度监控中心，对数据进行分析。通过软件系统不仅可以在人机交互界面上捕捉到各个温度传感器的位置信息、温度的实时测量并反馈到主站，还可以通过声光两种方式进行故障报警，并对各类报警进行查询、统计、分析。调度监控中心可以通过软件系统提供历史数据库查看该变电站开关柜在监控期间发生的超温信息和故障信息。

4 结语

基于无源无线SAW的开关柜温度检测系统为变电站开关柜内温度传感器的定位，温度信息的测量以及实时上传，超温报警提供了强有力的支持，以便电力调度人员及运维人员及时发现故障并能迅速定位故障点。此外，该温度检测系统能通过系统历史数据库查看监控期间出现的故障信息。应用结果表明，该系统布设方便，具有较高的可靠性和实用性。

【参考文献】

[1]苑舜.高压开关设备状态监测与诊断技术[M].第1版.北京：机械工业出版社，2001.3.7.

[2]张文烨.变电站开关柜内设备无线测温系统研究[D].华北电力大学，2017.

[3]龚贻文，谭冰，刘文.声表面波无线无源温度传感系统[J].电气技术，2010，（11）：101-104.

[4]兰西柱，李海鹏，颜文蜻.基于ZigB ee的高压开关柜无线测温系统的设计[J].安徽理工大学学报（自然科学版），2011，（O1）：45-50.