[實用新型]基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測系統

有效

• 申請號: 201821100464.X
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN208458893U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳應紀;張聰聰;劉琪;殷偉;陳晨;張磊;沈亞瑞;王剛;王立強;單濤;宮麗娜;孫志遠;袁愛玲;任海燕;于珂
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司東營供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本實用新型公開了基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測系統，聲表面波傳感器、信號處理模塊及后端處理系統；聲表面波傳感器包括聲表面波諧振器及溫度傳感器天線；信號處理模塊包括讀寫器及讀寫器天線；后端處理系統控制讀寫器通過讀寫器天線向聲表面波溫度傳感器發送質詢信號，然后后端處理系統接收聲表面波溫度傳感器傳回的回波信號并進行處理即可獲得監測點即時的溫度信息。本實用新型根據聲表面波技術應用了晶體材料的物理特性，這種特性的改變通過壓電感應原理轉化為電信號。這種方法能夠不破壞設備絕緣強度和密封性，具有很強的抗電磁干擾能力，并且具有良好的熱穩定性。對于GIS內部特殊的環境，聲表面波測溫方法具有明顯的優勢和適應性。

技術領域

本實用新型涉及監測技術領域，特別是涉及基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測系統。

背景技術

GIS是一種封閉組合電器，采用SF₆氣體起到絕緣和滅弧作用。GIS設備內部包含母線、斷路器、隔離開關等電力設備，這種組合電器運行可靠性高。特殊的結構使得它的占地面積小，并且減小了維護的難度。SF₆氣體作為介質，明顯提升了設備中的滅弧能力，這種組合電器在110kV及以上的變電站中使用越來越廣泛。GIS長期運行過程中，GIS的觸頭可能會由于磨損和老化而出現接觸不良的情況，導致觸頭部位的接觸電阻值變大并伴有觸頭過熱的現象。觸頭過熱時，輕微影響是由于觸頭過熱導致火花與電弧放電從而降低設備的絕緣強度，更為嚴重時，當絕緣強度過低時，由于設備擊穿甚至會造成爆炸的可怕后果。

現有的某供電公司針對GIS故障原因的調查結果顯示，GIS觸頭溫度的異常升高導致的故障數占了全部GIS故障的30％，這表明針對GIS設備觸頭溫度的監測是很有必要的。

傳統的針對GIS觸頭溫度的監測方法主要包括測量回路電阻、局放在線監測方法以及紅外熱診斷技術，它們都有著各自的局限性。

回路電阻測量方法雖然簡單易于操作，但無法用于在線監測，而且這種方法主要通過外殼接地開關回路測量，與準確值之間存在誤差。局放在線監測的方法難以找到局部放電與觸頭溫度間的定量關系，無法獲得觸頭的準確溫度。

由于GIS設備結構十分復雜，且熱量傳遞有對流、輻射等多種方式，紅外熱診斷技術對于設備導熱反問題的求解還存在一定困難。GIS觸頭溫度的測量方法分為有源測溫方法和無源測溫方法，本申請所提到的基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測方法屬于無源無線測溫方法。有源測溫存在著電池使用壽命有限的問題，當電池沒電后，更換不方便。

實用新型內容

為了解決現有技術的不足，本實用新型的目的之一是提供了基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測系統，本實用新型利用聲表面波諧振器芯片和傳感器天線來制作的聲表面波傳感器，具有良好的測量特性。還利用適用于GIS內部特殊環境的高性能讀寫器天線，有效地提高了監測系統的監測距離。

基于聲表面波技術的GIS觸頭溫度監測系統，包括：聲表面波傳感器、信號處理模塊及后端處理系統；

所述聲表面波傳感器安裝在GIS腔體內，包括聲表面波諧振器及溫度傳感器天線；

所述信號處理模塊包括讀寫器及讀寫器天線；

所述讀寫器通過讀寫器天線采集的聲表面波溫度傳感器傳回的回波信號經過無線發射裝置被中心節點中繼后，通過ZigBee網絡傳輸到后端處理系統；

所述后端處理系統控制讀寫器通過讀寫器天線向聲表面波溫度傳感器發送質詢信號，然后后端處理系統接收聲表面波溫度傳感器傳回的回波信號并進行處理即可獲得監測點即時的溫度信息。

進一步優選的技術方案，在系統的發送周期，所述后端處理系統控制讀寫器產生某一頻率的間歇正弦信號，經過濾波放大后由讀寫器天線輻射出；輻射出的信號被聲表面波溫度傳感器接收后，經過逆壓電效應轉換為同頻聲表面波；