隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,系統(tǒng)中對(duì)變電站10kV開關(guān)柜的運(yùn)行可靠性要求越來(lái)越高。變電站10kV開關(guān)柜的刀閘觸頭接觸部位、開關(guān)觸頭接觸部位、導(dǎo)電排連接部位、電纜頭連接部位在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動(dòng)等原因，容易導(dǎo)致接觸電阻增大而引起接觸部位發(fā)熱、電蝕，嚴(yán)重者可燒熔連接部件并引發(fā)短路故障，造成大面積停電，降低了系統(tǒng)供電可靠性并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。 目前，變電運(yùn)行部門對(duì)發(fā)熱缺陷的監(jiān)控主要包括粘貼試溫蠟監(jiān)視、手持紅外測(cè)溫、有源傳感器無(wú)線測(cè)溫等三種主要方式，現(xiàn)有監(jiān)控手段存在以下缺陷： （一）試溫蠟監(jiān)視、手持紅外測(cè)溫方式存在缺陷： 1、測(cè)點(diǎn)多、巡視工作強(qiáng)度大、效率低。 2、不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。 3、開關(guān)柜內(nèi)部分區(qū)域無(wú)法進(jìn)行人工巡視。 4、 無(wú)法積累歷史數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)分析溫升變化。 5、無(wú)法向運(yùn)行人員提供發(fā)熱告警信息。 6、無(wú)法為設(shè)備維護(hù)、檢修提供數(shù)據(jù)分析支持。 （二）有源傳感器無(wú)線測(cè)溫方式存在缺陷： 1、傳感器電池到期后失效，影響測(cè)溫效果。 2、需定期停電更換傳感器電池，增加運(yùn)行部門操作、維護(hù)工作量。為此有必要研發(fā)傳感器無(wú)源無(wú)線式測(cè)溫技術(shù)，克服上述三種測(cè)溫方式所存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜導(dǎo)電連接部位溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警功能，并實(shí)現(xiàn)測(cè)溫、傳感器可長(zhǎng)期工作且工作壽命周期內(nèi)免維護(hù)、接收裝置更換無(wú)需停電等要求。該技術(shù)可以極大地提升變電運(yùn)行部門設(shè)備發(fā)熱運(yùn)維管理水平，杜絕設(shè)備接觸部位因發(fā)熱而引發(fā)的設(shè)備事故，同時(shí)還將運(yùn)行人員從繁重、低效的開關(guān)柜測(cè)溫、發(fā)熱巡視工作中解放出來(lái)，不必再對(duì)上述10kV開關(guān)柜開展紅外測(cè)溫作業(yè)，大大地提高了工作效率，減輕了運(yùn)行人員工作負(fù)擔(dān)，杜絕了測(cè)溫作業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。 三 項(xiàng)目原理說(shuō)明 無(wú)源無(wú)線式溫度傳感器采用了聲表面波溫度傳感技術(shù)，該技術(shù)采用聲表面波諧振腔結(jié)構(gòu)，當(dāng)壓電晶體基片上的換能器將輸入的無(wú)線電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲信號(hào)后，被左右兩個(gè)周期性柵條反射形成諧振。該諧振器的諧振頻率隨溫度的改變而改變,且在一定溫度范圍內(nèi)呈線性的關(guān)系，當(dāng)換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成無(wú)線應(yīng)答信號(hào)輸出后，就可以通過(guò)測(cè)量頻率變化溫度值[3]。采用聲表面波溫度傳感技術(shù)的傳感器線性度較好，測(cè)溫范圍(-20℃至150℃)，精度誤差(±3℃)，滿足10kV開關(guān)柜內(nèi)刀閘觸頭、開關(guān)觸頭、導(dǎo)電排連接等部位的溫度監(jiān)測(cè)需求。 無(wú)源無(wú)線式在線測(cè)溫系統(tǒng)由無(wú)源無(wú)線式在線測(cè)溫系統(tǒng)主站、變電站無(wú)源無(wú)線測(cè)溫管理裝置、溫度采集收發(fā)器、溫度采集收發(fā)器天線、無(wú)源無(wú)線溫度傳感器組成。 無(wú)源無(wú)線溫度傳感器采集設(shè)備運(yùn)行溫度并發(fā)送無(wú)線信號(hào)，溫度采集收發(fā)器通過(guò)天線收集測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)并轉(zhuǎn)送變電站無(wú)源無(wú)線測(cè)溫管理裝置，再將數(shù)據(jù)上傳變電二所無(wú)源無(wú)線式在線測(cè)溫系統(tǒng)主站，供專業(yè)班組對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，以保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。 四 項(xiàng)目實(shí)施效果說(shuō)明 本項(xiàng)目研發(fā)了無(wú)源無(wú)線聲表面波溫度傳感器技術(shù)，研制了無(wú)源無(wú)線式在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)已應(yīng)用于110kV泰豐站、文安站、裕豐站等3站，在上述變電站的10kV XGN型大電流柜、電容柜刀閘觸頭接觸部位加裝了無(wú)源無(wú)線測(cè)溫裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述10kV開關(guān)柜刀閘觸頭接觸部位溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警功能。 自投運(yùn)以來(lái)，無(wú)源無(wú)線式在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)3項(xiàng)10kV開關(guān)柜刀閘發(fā)熱缺陷并通過(guò)短信準(zhǔn)確預(yù)警通知到運(yùn)行人員，使變電運(yùn)行部門及時(shí)消除了上述發(fā)熱隱患，避免了3起因刀閘發(fā)熱處理不及時(shí)而造成10kV開關(guān)柜爆炸及母線非計(jì)劃性停電的設(shè)備事故發(fā)生，對(duì)提高電網(wǎng)10kV用戶供電可靠性發(fā)揮了重要作用。以單次10kV開關(guān)柜刀閘發(fā)熱缺陷造成10kV開關(guān)柜爆炸及母線非計(jì)劃性停電的設(shè)備事故為例，計(jì)算單次事故損失如下： 1、損壞10kV開關(guān)柜（含保護(hù)）3臺(tái)（相鄰開關(guān)柜受高溫?fù)p壞），設(shè)備損失費(fèi)用合計(jì)約：3×8.5萬(wàn)元/臺(tái)=25.5萬(wàn)元。 2、搶修施工費(fèi)用約：8萬(wàn)元。 3、假設(shè)事故搶修時(shí)間約為24小時(shí)、主變?nèi)萘繛?0MW、負(fù)荷率為80%、電費(fèi)為0.6元/kW•h，則減供負(fù)荷造成的損失約為24h×50000kW×0.8×0.6元/kW•h＝576000元＝57.6萬(wàn)元 4、單次事故損失約為：25.5＋8＋57.6＝91.1萬(wàn)元因此，自投運(yùn)以來(lái)，無(wú)源無(wú)線式在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)3項(xiàng)10kV開關(guān)柜刀閘發(fā)熱缺陷并通過(guò)短信準(zhǔn)確預(yù)警通知到運(yùn)行人員，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為：3×91.1＝273.3萬(wàn)元。而本項(xiàng)目總投資為107.9萬(wàn)元，即項(xiàng)目投運(yùn)后1年即可收回成本。 五 項(xiàng)目推廣前景描述 本項(xiàng)目研發(fā)的無(wú)源無(wú)線式在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV開關(guān)柜各導(dǎo)電接觸部位溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警功能，可以有效提高運(yùn)行部門的設(shè)備運(yùn)維管理水平和生產(chǎn)效率，切實(shí)減輕運(yùn)行人員的測(cè)溫、發(fā)熱巡視工作負(fù)擔(dān)，該技術(shù)具有較大的實(shí)用推廣價(jià)值。 特定情況下局部推廣：已經(jīng)在中山供電局110kV泰豐站、文安站、裕豐站的10kV XGN型刀閘觸頭接觸部位加裝了無(wú)源無(wú)線測(cè)溫裝置，并已下達(dá)檢修計(jì)劃在2015年底前完成對(duì)中山供電局110kV雁南站等6個(gè)變電站加裝該測(cè)溫裝置。 行業(yè)部分推廣：該技術(shù)適合在變電站的10kV開關(guān)柜進(jìn)行推廣應(yīng)用。 行業(yè)推廣：該技術(shù)除了可以應(yīng)用在10kV開關(guān)柜測(cè)溫外，還可以推廣到變電站主變、電容、電抗、開關(guān)、刀閘等其它一次設(shè)備實(shí)時(shí)在線測(cè)溫，以提高對(duì)上述設(shè)備的發(fā)熱監(jiān)測(cè)水平。 六 創(chuàng)新點(diǎn)、效果歸納及專利申請(qǐng)或授權(quán)情況 創(chuàng)新點(diǎn) 1、應(yīng)用聲表面波傳感器實(shí)現(xiàn)無(wú)源溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離無(wú)線采集； 2、采用低損耗的LiNbO3晶體制成單端口諧振型聲表面波器件，同時(shí)融合延遲線技術(shù)，解決了同區(qū)域多達(dá)12個(gè)傳感器同時(shí)應(yīng)用的編碼難題； 效果歸納 根本解決了傳統(tǒng)測(cè)溫時(shí)測(cè)點(diǎn)多、強(qiáng)度大、效率低的問題，極大地提升了變電部門設(shè)備發(fā)熱運(yùn)維管理水平，大大地提高了工作效率，減輕了運(yùn)行人員工作負(fù)擔(dān)，杜絕了測(cè)溫作業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。基本解決因發(fā)熱沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而引發(fā)的設(shè)備事故，該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警功能使變電運(yùn)行部門實(shí)時(shí)在線測(cè)溫及預(yù)警，及時(shí)排除設(shè)備發(fā)熱隱患，確保電網(wǎng)10kV用戶可靠供電。 專利申請(qǐng)或授權(quán)情況 1、獲得授權(quán)實(shí)用新型專利1 項(xiàng)； 2、登記軟件著作權(quán)1 項(xiàng)。 3、發(fā)表核心論文1篇； EPTC技術(shù)成果往期回顧
【專欄】018期：1000kV交流特高壓Y串塔設(shè)計(jì)研究
