[实用新型]基于声表面波技术的GIS触头温度监测系统

说明书

本实用新型公开了基于声表面波技术的GIS触头温度监测系统，声表面波传感器、信号处理模块及后端处理系统；声表面波传感器包括声表面波谐振器及温度传感器天线；信号处理模块包括读写器及读写器天线；后端处理系统控制读写器通过读写器天线向声表面波温度传感器发送质询信号，然后后端处理系统接收声表面波温度传感器传回的回波信号并进行处理即可获得监测点即时的温度信息。本实用新型根据声表面波技术应用了晶体材料的物理特性，这种特性的改变通过压电感应原理转化为电信号。这种方法能够不破坏设备绝缘强度和密封性，具有很强的抗电磁干扰能力，并且具有良好的热稳定性。对于GIS内部特殊的环境，声表面波测温方法具有明显的优势和适应性。

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，特别是涉及基于声表面波技术的GIS触头温度监测系统。

背景技术

GIS是一种封闭组合电器，采用SF₆气体起到绝缘和灭弧作用。GIS设备内部包含母线、断路器、隔离开关等电力设备，这种组合电器运行可靠性高。特殊的结构使得它的占地面积小，并且减小了维护的难度。SF₆气体作为介质，明显提升了设备中的灭弧能力，这种组合电器在110kV及以上的变电站中使用越来越广泛。GIS长期运行过程中，GIS的触头可能会由于磨损和老化而出现接触不良的情况，导致触头部位的接触电阻值变大并伴有触头过热的现象。触头过热时，轻微影响是由于触头过热导致火花与电弧放电从而降低设备的绝缘强度，更为严重时，当绝缘强度过低时，由于设备击穿甚至会造成爆炸的可怕后果。

现有的某供电公司针对GIS故障原因的调查结果显示，GIS触头温度的异常升高导致的故障数占了全部GIS故障的30％，这表明针对GIS设备触头温度的监测是很有必要的。

传统的针对GIS触头温度的监测方法主要包括测量回路电阻、局放在线监测方法以及红外热诊断技术，它们都有着各自的局限性。

回路电阻测量方法虽然简单易于操作，但无法用于在线监测，而且这种方法主要通过外壳接地开关回路测量，与准确值之间存在误差。局放在线监测的方法难以找到局部放电与触头温度间的定量关系，无法获得触头的准确温度。

由于GIS设备结构十分复杂，且热量传递有对流、辐射等多种方式，红外热诊断技术对于设备导热反问题的求解还存在一定困难。GIS触头温度的测量方法分为有源测温方法和无源测温方法，本申请所提到的基于声表面波技术的GIS触头温度监测方法属于无源无线测温方法。有源测温存在着电池使用寿命有限的问题，当电池没电后，更换不方便。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的之一是提供了基于声表面波技术的GIS触头温度监测系统，本实用新型利用声表面波谐振器芯片和传感器天线来制作的声表面波传感器，具有良好的测量特性。还利用适用于GIS内部特殊环境的高性能读写器天线，有效地提高了监测系统的监测距离。

基于声表面波技术的GIS触头温度监测系统，包括：声表面波传感器、信号处理模块及后端处理系统；

所述声表面波传感器安装在GIS腔体内，包括声表面波谐振器及温度传感器天线；

所述信号处理模块包括读写器及读写器天线；

所述读写器通过读写器天线采集的声表面波温度传感器传回的回波信号经过无线发射装置被中心节点中继后，通过ZigBee网络传输到后端处理系统；

所述后端处理系统控制读写器通过读写器天线向声表面波温度传感器发送质询信号，然后后端处理系统接收声表面波温度传感器传回的回波信号并进行处理即可获得监测点即时的温度信息。

进一步优选的技术方案，在系统的发送周期，所述后端处理系统控制读写器产生某一频率的间歇正弦信号，经过滤波放大后由读写器天线辐射出；辐射出的信号被声表面波温度传感器接收后，经过逆压电效应转换为同频声表面波；