[發(fā)明專利]開關柜聲表面波SAW測溫系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104132748A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 李想;張磊;朱小鋒;顧慧;曹旭榮;胡定寧;耿巍
• 申請（專利權）人: 南京普天通信股份有限公司
• 主分類號: G01K11/22
• 分類號: G01K11/22
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種用于開關柜測溫的聲表面波SAW測溫系統(tǒng)，屬于聲表面波監(jiān)測技術領域。

背景技術

電力系統(tǒng)的開關柜在長期運行過程中，斷路器手車的梅花觸頭常出現(xiàn)表面氧化、觸電點老化等問題，造成設備過熱甚至嚴重事故。而開關柜為密閉設備，空間狹小，一般的人工巡查較為麻煩，也做不到實時測溫。觸頭測溫的解決尤其重要。現(xiàn)有的解決方案主要有以下兩種：

1、無線測溫解決方案

a)感應取電方式??感應取電方式因為其結構的原因，其體積都比較大，無法安裝在觸頭上，甚至在一些類型的開關柜中無法安裝，安裝方式比較繁瑣，開關柜后期的升級改造基本上不太可能實現(xiàn)。感應取電測溫受感應線上電流影響很大，感應取電測溫受其內(nèi)部電容或者電池使用壽命的影響，在開關柜中的運行也只能有５年左右。

b)電池供電方式??電池一直無法解決體積與容量的關系。由于電池體積偏大的原因，無法安裝在觸頭上。電池在高溫環(huán)境下壽命大大縮短，１－２年后必須更換電池才可繼續(xù)使用。電力維護規(guī)程中２年檢修時間不可能僅僅因為電池耗盡而將電力開關柜停用來更換電池。電池取電方式，后期維護成本很高。

2、光纖測溫解決方案

光纖“本質安全”解決了光纖在開關柜測溫中的無源難題。但是光纖必須在開關柜中布放大量的光纖，并引出開關柜外部進行測量。開關柜中的粉塵在長期工作中將會吸附在光纖表面，容易產(chǎn)生光纖表面污染，并導致光纖沿表面放電。安全系數(shù)大大降低。

聲表面波SAW測溫技術是溫度、壓力和位移等有效的探測手段。應用了晶體材料的物理特性。晶體的物理特性的改變通過壓電感應原理被自動轉化成了電信號。其探測原理工作原理是將射頻信號發(fā)射到壓電材料的表面，然后將受到溫度影響了的反射波再轉回電信號而獲取溫度數(shù)據(jù)。表面波技術的最大好處是利用了傳感器的被動工作原理在非常規(guī)的運行環(huán)境下（高電壓，高電流）實現(xiàn)無線溫度數(shù)據(jù)采集。目前市場有無線溫度監(jiān)測和紅外線溫度監(jiān)測，它們的缺點是易受電磁干擾，需要供電。如熱電偶帶電和紅外線直接照射等，在開關柜上不能采用。

業(yè)內(nèi)有用聲表面波技術實現(xiàn)的開關柜測溫的方案，但都是實現(xiàn)開關柜中母排、連接頭的測溫，均沒有實現(xiàn)斷路器手車上梅花觸頭的直接測量，主要原因是溫度傳感器均采用桿狀、彈簧類天線，體積大，無法安裝在梅花觸頭上，則無法實現(xiàn)開關柜中梅花觸頭溫度的直接測量。國內(nèi)外均沒有專門用于開關柜梅花觸頭測溫的聲表面波溫度傳感器的先例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種開關柜聲表面波SAW測溫系統(tǒng)，其目的旨在克服現(xiàn)有技術所存在的上述缺陷。解決了測溫系統(tǒng)的無源無線、斷路器手車上梅花觸頭發(fā)熱點直接測量和開關柜后期升級改造難度大燈問題，將大大提高本系統(tǒng)在高壓大電流環(huán)境中運行的安全性，采用聲表面波和數(shù)據(jù)傳輸技術，可在高壓、高電流、高磁場、易燃易爆的環(huán)境下進行溫度測量，能被應用于電力、化工和隧道等領域。

本發(fā)明的技術解決方案：開關柜聲表面波SAW測溫系統(tǒng)，其結構是包括聲表面波溫度傳感器、聲表面波收發(fā)天線、饋線、控制器；其中聲表面波溫度傳感器、與聲表面波收發(fā)天線對應設置，控制器中的SAW采集器通過射頻天線連接器、饋線連接聲表面波收發(fā)天線，聲表面波溫度傳感器安裝在開關柜中的觸指上，所述觸指與斷路器手車上的動觸頭接觸，工作時，聲表面波溫度傳感器把表示開關柜中觸指的溫度轉換成無線信號，通過聲表面波收發(fā)天線送至控制器進行采集分析并顯示，其到達整個信號傳輸路徑都實現(xiàn)無線，實現(xiàn)高壓隔離。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1）解決高壓隔離、傳感器供電和布線隔離等問題，聲表面波本身就是采用無線技術，設計獨有的小型聲表面波溫度傳感器，直接置于發(fā)熱點，在控制器上直接顯示各觸頭的實時溫度，并可以進行多種參數(shù)設置及查詢，安全性極高，性能穩(wěn)定可靠。

2）聲表面波溫度傳感器體積小，直接安裝在開關柜中的梅花觸頭上，實現(xiàn)發(fā)熱點溫度的實時監(jiān)測，且與控制器之間數(shù)據(jù)無線傳輸，安裝方便靈活不受開關柜結構和空間影響。夾具采用直接緊貼梅花觸頭的觸指，同時不影響梅花片的正常使用，效果幾乎到達與觸點同溫度。

3）聲表面波溫度傳感器實現(xiàn)無源方式工作，體積小、安裝方便、抗干擾能力強、不使用電池，安全可靠，符合電力系統(tǒng)的絕緣要求；安裝成功后基本無需維護，實現(xiàn)較高的頻率進行溫度信息的采集，數(shù)據(jù)實時性高。

4）利用聲表面波的原理進行監(jiān)測電力開關柜觸點的溫度，它采用了聲表面波技術、和數(shù)據(jù)傳輸技術，聲表面波溫度傳感器可以工作在高壓、高電流、高磁場、易燃易爆、有腐蝕、粉塵等各種惡劣的運用場合進行溫度測量。