一、立项背景：

近年来,随着电力负荷的迅猛增长,一些供电设备长时间处于满载或接近满负荷运行,一旦供电设备或线路发生故障,其故障点电流和相关导电回路电流都将急剧增加,设备接头比同等截面的导线,更难以承受这样的超限负荷,无论是对设备,还是对设备接头的危害,都将会很大。电气运行维护人员通过玻璃窗进行封闭式电气设备的日常检查,无法进行直观的观测,运行监视也越来越困难,特别是设备接头的发热情况无法在运行时进行监测,目前最常用的红外测温无法进行,无法及时发现发热异常。

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。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。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。

无源无线声表面波传感器是适应市场和技术发展趋势的一种新型传感器，在配电表箱测温管理系统中得到很好的应用。

二、内涵和主要做法：

本项目为实现对配电表箱电气连接点的温度在线监测和告警，设计基于声表面波( SAW ) 的配电表箱无源无线测温在线监测管理系统。重点研究声表面波无源无线测温原理和告警控制算法。基于 ＲS485 标准 Modbus 协议，通过Epon网络将 SAW 传感器采集的温度信息准确及时传输至通讯管理机。通讯管理机将温度信息转换为IEC61850信息并运行告警控制算法，监控计算机展示数据。

该系统由监测管理主站及软件、温度监测集中器、温度测温采集器、SAW温度传感器等部分构成，同一区域（如一个变电站）内多个开关柜通过采集器之间组成CAN总线网络或RS485组网进行数据的本地传输，再由测温网关统一进行本区域内所有开关柜温度监控信息的采集、存储和管理。

原理或机理：

（一）、声表面波原理

无线测温系统是本公司基于SAW声表面波温度传感器技术开发的一套新型智能在线测温监控管理系统。SAW谐振型传感器主要由天线和附有反射栅、叉指转换器的压电基片组成，如图1虚框所示。

声表面波(SAW)是沿物体表面传播的一种弹性波。叉指换能器通过逆压电效应将接收到的查询电磁波转换为一定频率的声表面波(SAW) ，声表面波被左右两个周期性反射栅条反射至叉指换能器处产生特定谐振频率的电磁波并通过天线向外输出；温度变化使得声表面波(SAW)的传播速度变化，从而引起谐振频率变化；在一定频率范围内谐振频率和温度呈特定线性关系，因此，通过识别电磁波频率即可获知温度信息。每个 SAW 传感器具有唯一的谐振频带，通过改变压电基片尺寸和生产工艺可实现；传感器的谐振频带和测温终端的工作频带必须匹配。

（二）、理论温度场模拟老化原理

电气设备的过负荷、短路或局部介质损耗过大引起的过热都会使绝缘材料温度大大升高，导致热稳定的破坏严重时造成热击穿。另外当温度发生剧烈变化时，会使绝缘龟裂折断或密封不良。绝缘材料常与金属材料紧密结合在一起，由于两者的热膨胀系数相差甚大，当温度发生变化时，在绝缘材料的内部或两者的结合面处将产生很大应力，引起绝缘损坏。

通过电气设备的基本使用参数，包括电流、电压、电阻等计算单位时间段中的理论热损和理论温度场，比对采集数据实际数值，判断设备老化程度。

四、创新亮点和值得学习借鉴之处

温度测量装置采用无源无线测量方式，在不同的工作环境自由安装，减少后期维护；

装置不受气象条件制约，可以在相对湿度大于80%的高温高湿环境下进行24小时全天候温度测试；

系统具有较高精度和适用性，并能对高温数据进行报警提示，通过界面展示和短信推送的方式迅速报告给相关人员；

系统实现分布式多测点同步监测，将监测数据统一管理，系统操作界面友好，可拓展性强。

五、实施应用前后效果（益）情况对比

一、经济效益

配电表箱无源无线测温在线监测管理系统在国内外诸多研究成果的基础上，实现了技术的进一步突破，提升了软件/硬件的集成程度，具有安全、可靠、低功耗、低成本等诸多优点。与此同时，该系统完成了实时温度宣传展示的任务，有效解决了运维人员不能远程监控现状的麻烦，提高了电网运行的安全性，避免突然灾害带来的损失。本科技项目研究成果具有一定的经济效益。

社会效益

（一）该系统的项目研发和试点应用得到了广大居民和新闻媒体的广泛关注，有效地消除了公众对高温带来隐患的忧虑，避免公众对输变电设备的无端恐惧心理，提高人们对于配电网络的认识，有效地引导了社会舆论。

（二）为配电表箱等设备进行温度管理提供信息化手段，有效提高工作效率，避免大量人工操作，满足工作要求。

六、可推广应用范围

本项目所研制的配电表箱无源无线测温在线监测管理系统基于声表面波反馈的实时数据，全面掌握所有测量点的温度状态，对于构建安全合理的配电网络环境具有重要的意义，具有安全、可靠、低功耗、低成本等诸多优点。后续可推广到电力、热力、燃气及水的生产和供应业等行业。