圖 1 無源無線式在線測溫系統總體結構

        溫度采集收發器通過天線發射傳感射頻信號，無源無線溫度傳感器被動返回溫度對應頻率信號;溫度采集收發器接收到反饋信號后經過數據處理和數據打包，轉送至變電站無源無線測溫管理裝置，利用TCP/IP網絡數據轉換器，完成站內開關柜溫度監測設備通信規約轉換，通過變電站綜合數據網將數據上傳至無源無線式在線測溫系統主站，供專業班組對設備運行溫度進行監測和分析，以保證設備的穩定運行。

        變電站端無源無線測溫管理裝置對本站設備運行溫度數據進行管理，具備查詢實時運行數據、歷史運行數據、告警數據、報表生成、短信告警等功能。

        無源無線式在線測溫系統主站對接入各變電站的設備溫度數據進行管理，由專業班組進行建設和維護，相關人員可通過Web瀏覽方式查詢實時運行數據、歷史運行數據、告警數據、報表信息等，并通過Web頁面完成對系統的臺賬管理、通道管理、用戶管理等系統管理功能。系統具有很好的開放性、可擴展性、可移植性、易維護性、可靠性和性。

2.2 功能設計

        無源無線式在線測溫系統主要用于實現集中監測各變電站10 kV開關柜等運行設備的實時和歷史發熱信息，并實現致的通信規約。系統功能主要有:

        a)實時監控。通過圖形、數字和曲線方式，監控廠站實時告警概況、設備實時告警、設備實時溫度數據，提供對告警的確認和處理等功能。

        b)數據查詢。通過多種圖表、曲線等形式查詢和分析當前及歷史數據。

        c)趨勢曲線。提供在線瀏覽趨勢曲線，可按時間段查詢。

        d)日志服務。對用戶維護的系統應用設備，用戶登錄的操作進行日志登記，并提供對日志的分類和分時段查詢。

        e)分析診斷。可以進行任意測溫點分組，同時刻多點數據對比查詢、閾值分析，智能診斷功能。

        f)報表管理。能夠輸出報表，可根據客戶輸入需求自動形成報表，并具有對比和導出功能。

        g)用戶管理。對用戶操作權限分級管理，提供信息的同時，保護核心數據，降低維護成本。

        h)系統設置。方便添加、刪除相關廠站，并對應用廠站使用的通訊接口，廠站信息類型、數據采集周期等其他系統參數進行配置。

        i)參數管理。對系統應用的基礎信息進行維護管理，提供整定預告警閾值、設置下屬設備類型及數量等參數管理功能。

 

3.1 無源無線式溫度傳感器

        所研發的無源無線式溫度傳感器采用了聲表面波溫度傳感技術，該技術采用聲表面波諧振腔結構，當壓電晶體基片上的換能器將輸入的無線電磁波信號轉變成聲信號后，被左右兩個周期性柵條反射形成諧振，諧振頻率隨溫度的改變而改變，且在定溫度范圍內呈線性的關系，當換能器將聲信號轉變成無線應答信號輸出后，就可以通過測量頻率變化得到溫度值。采用聲表面波溫度傳感技術的傳感器線性度較好，測溫范圍(－20～150℃)，精度誤差(±3℃)，滿足10 kV開關柜內隔離開關觸頭、斷路器觸頭、導電排連接等部位的溫度監測需求。

3.2 建立次設備運行溫度數據監測系統平臺

        無源無線式在線測溫系統平臺采用客戶端–服務器端(Client/Server)結構以及瀏覽器端–服務器端(Browser/Server)結構相結合的多層次架構，系統具有較好的易維護性、較高的性和可擴展性。在該平臺上，不僅很大程度上擴展系統監測點容量，而且通過豐富的圖表、曲線等形式，對10 kV開關柜運行發熱狀態信息進行實時監測。系統平臺自帶多種分析輔助工具，即能夠對同測溫點歷史溫度數據追溯，有效分析設備運行發熱趨勢，也能夠對多個相關測溫點數據比較，以便迅速找出運行發熱異常的設備。

3.3 的Web瀏覽發布功能及短信告警功能

        無源無線式在線測溫系統采用PowerDynamo+HTMLDataWindow的B/S三層結構解決方案，以實現授權用戶通過Web瀏覽器進行動態瀏覽、查詢和打印存儲在服務器平臺數據庫中的數據?？蛻舳藷o需安裝任何軟件，降低用戶客戶端的配置成本，便于使用和維護。無源無線式在線測溫系統通過變電站綜合數據網，實現了無源無線式在線溫度數據的集中采集、統上傳，提供了有效的機制，并且可通過短信服務(short messaging service，SMS)將無源無線式在線測溫系統內的實時告警信息及時轉發至專業班組的值班手機上，使之及時獲知設備發熱告警的信息，以便及時采取控制措施，進而隱患。

 

4.1 應用聲表面波傳感器實現了無源溫度準確測量和遠距離無線采集

        無源無線式在線測溫系統化了電磁兼容設計以抑制干擾，研發了射頻模塊使無線信號傳輸距離不少于2 m。當經天線發射出的激勵信號被傳感器的諧振器接收后，經逆壓電效應轉換為同頻聲信號，該信號受聲表面波器件熱敏感特性影響，傳遞過程中信號特征被改變，反射回的電磁波信號反映了溫度變化信息，通過信號對比處理，使系統實現在高壓環境內對關鍵部位進行溫度準確測量和遠距離無線采集。

4.2 解決了10 kV開關柜同區域內多傳感器同時應用的編碼難題

        10 kV開關柜內關鍵測溫點主要包括斷路器觸頭、隔離開關觸頭及其它導電排連接部位，傳感器編碼數量般在12個左右，而內外現有相關產品均在6個以內，面臨開關柜區域內多傳感器同時應用識別難題，無法滿足區域內多測溫點監測數量要求。

        無源無線式在線測溫系統以聲表面波諧振型測溫技術為主，同時融合延遲線技術，選用低損耗的LiNbO3晶體，制成單端口諧振型聲表面波溫度傳感器，通過對聲表面波(surface acoustic wave，SAW)器件上反射柵不同的位置排列獲得不同的返回脈沖時序組合，以此識別多個溫度傳感器。另參考內外對SAW傳感系統的研究成果，采用新型24位A/D轉換器件，高速數字信號處理器制成無源無線溫度采集收發器，通過正交相位檢測法對反饋信號進行測量，提高了對多個傳感器的溫度信息識別能力，*實現了10 kV開關柜區域內12個不同編碼傳感器的同時可靠應用，滿足了10 kV開關柜內設備溫度測量布點數量需求。

4.3 降低了開關柜內結構對無線信號屏蔽影響

        考慮到10 kV開關柜種類繁多，內部結構差異性大，般分為多個腔室，對信號的傳輸有定屏蔽影響，因此設計溫度采集收發器共有4條天線路徑，12個無源無線溫度傳感器可任意選擇其中條路徑通道工作。溫度采集收發器通過柜體內布線方式將天線分布到每個腔體，達到信號激勵、采集較好狀態。設備能管理4×N(N=3、6、9、12)個傳感器，充分滿足10 kV開關柜測溫應用。

 

        無源無線式在線測溫系統已經成功應用于中山110 kV泰豐變電站、文安變電站、裕豐變電站，對變電站內大電流柜和電容柜的隔離開關觸頭等部位加裝了無源無線式測溫裝置，實現了對上述10 kV開關柜隔離開關觸頭接觸部位發熱情況的實時在線監測、診斷、預警功能。該系統自2012年12月投運年多以來，運行情況穩定，各項功能應用正常，測溫數據與預防性試驗結果吻合，解決了10 kV開關柜內關鍵部位發熱信息獲取的復雜性和性的難題，對提高電網10 kV用戶供電可靠性發揮了重要作用。

 

        安科瑞無線測溫監控系統是根據當前無線測溫系統的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前內外廠家的成功案例，并結合安科瑞多年來的豐富經驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、通信技術而設計的款專業的無線測溫軟件。

6.1 Acrel-2000T無線測溫系統結構

        Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通信（如圖2），系統設計遵循標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規約，性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。

        Acrel-2000T無線測溫監控系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能?？梢员O控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

        Acrel-2000T無線測溫監控系統主要特點是開放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。