目前，變電運行部門對發(fā)熱缺陷的監(jiān)控主要包括粘貼試溫蠟監(jiān)視、手持紅外測溫、有源傳感器無線測溫等三種主要方式，現(xiàn)有監(jiān)控手段存在以下缺陷：

（一）試溫蠟監(jiān)視、手持紅外測溫方式存在缺陷：

 1、測點多、巡視工作強度大、效率低。

  2、不能夠及時發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。

 3、開關(guān)柜內(nèi)部分區(qū)域無法進行人工巡視。

  4、 無法積累歷史數(shù)據(jù)，從而自動分析溫升變化。

  5、無法向運行人員提供發(fā)熱告警信息。

  6、無法為設(shè)備維護、檢修提供數(shù)據(jù)分析支持。

（二）有源傳感器無線測溫方式存在缺陷：

   1、傳感器電池到期后失效，影響測溫效果。

   2、需定期停電更換傳感器電池，增加運行部門操作、維護工作量。為此有必要研發(fā)傳感器無源無線式測溫技術(shù)，克服上述三種測溫方式所存在的缺陷，實現(xiàn)對開關(guān)柜導(dǎo)電連接部位溫度實時在線監(jiān)測、診斷、預(yù)警功能，并實現(xiàn)測溫、傳感器可長期工作且工作壽命周期內(nèi)免維護、接收裝置更換無需停電等要求。該技術(shù)可以極大地提升變電運行部門設(shè)備發(fā)熱運維管理水平，杜絕設(shè)備接觸部位因發(fā)熱而引發(fā)的設(shè)備事故，同時還將運行人員從繁重、低效的開關(guān)柜測溫、發(fā)熱巡視工作中解放出來，不必再對上述10kV開關(guān)柜開展紅外測溫作業(yè)，大大地提高了工作效率，減輕了運行人員工作負擔，杜絕了測溫作業(yè)帶來的風(fēng)險。

三

項目原理說明

無源無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)，當壓電晶體基片上的換能器將輸入的無線電磁波信號轉(zhuǎn)變成聲信號后，被左右兩個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，當換能器將聲信號轉(zhuǎn)變成無線應(yīng)答信號輸出后，就可以通過測量頻率變化溫度值[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)測需求。

無源無線式在線測溫系統(tǒng)由無源無線式在線測溫系統(tǒng)主站、變電站無源無線測溫管理裝置、溫度采集收發(fā)器、溫度采集收發(fā)器天線、無源無線溫度傳感器組成。

無源無線溫度傳感器采集設(shè)備運行溫度并發(fā)送無線信號，溫度采集收發(fā)器通過天線收集測溫數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)送變電站無源無線測溫管理裝置，再將數(shù)據(jù)上傳變電二所無源無線式在線測溫系統(tǒng)主站，供專業(yè)班組對設(shè)備運行溫度進行監(jiān)測和分析，以保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。

四

項目實施效果說明

本項目研發(fā)了無源無線聲表面波溫度傳感器技術(shù)，研制了無源無線式在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)已應(yīng)用于110kV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源無線測溫裝置，實現(xiàn)了對上述10kV開關(guān)柜刀閘觸頭接觸部位溫度的實時在線監(jiān)測、診斷、預(yù)警功能。

自投運以來，無源無線式在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)3項10kV開關(guān)柜刀閘發(fā)熱缺陷并通過短信準確預(yù)警通知到運行人員，使變電運行部門及時消除了上述發(fā)熱隱患，避免了3起因刀閘發(fā)熱處理不及時而造成10kV開關(guān)柜爆炸及母線非計劃性停電的設(shè)備事故發(fā)生，對提高電網(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)柜爆炸及母線非計劃性停電的設(shè)備事故為例，計算單次事故損失如下：

    1、損壞10kV開關(guān)柜（含保護）3臺（相鄰開關(guān)柜受高溫損壞），設(shè)備損失費用合計約：3×8.5萬元/臺=25.5萬元。

    2、搶修施工費用約：8萬元。

    3、假設(shè)事故搶修時間約為24小時、主變?nèi)萘繛?0MW、負荷率為80%、電費為0.6元/kW•h，則減供負荷造成的損失約為24h×50000kW×0.8×0.6元/kW•h＝576000元＝57.6萬元

    4、單次事故損失約為：25.5＋8＋57.6＝91.1萬元因此，自投運以來，無源無線式在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)3項10kV開關(guān)柜刀閘發(fā)熱缺陷并通過短信準確預(yù)警通知到運行人員，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益約為：3×91.1＝273.3萬元。而本項目總投資為107.9萬元，即項目投運后1年即可收回成本。

五

項目推廣前景描述

本項目研發(fā)的無源無線式在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)可以可靠地實現(xiàn)對10kV開關(guān)柜各導(dǎo)電接觸部位溫度的實時在線監(jiān)測、診斷、預(yù)警功能，可以有效提高運行部門的設(shè)備運維管理水平和生產(chǎn)效率，切實減輕運行人員的測溫、發(fā)熱巡視工作負擔，該技術(shù)具有較大的實用推廣價值。

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源無線測溫裝置，并已下達檢修計劃在2015年底前完成對中山供電局110kV雁南站等6個變電站加裝該測溫裝置。

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)備實時在線測溫，以提高對上述設(shè)備的發(fā)熱監(jiān)測水平。

六

創(chuàng)新點、效果歸納及專利申請或授權(quán)情況 

 創(chuàng)新點

    1、應(yīng)用聲表面波傳感器實現(xiàn)無源溫度測量和遠距離無線采集；

    2、采用低損耗的LiNbO3晶體制成單端口諧振型聲表面波器件，同時融合延遲線技術(shù)，解決了同區(qū)域多達12個傳感器同時應(yīng)用的編碼難題；

效果歸納

根本解決了傳統(tǒng)測溫時測點多、強度大、效率低的問題，極大地提升了變電部門設(shè)備發(fā)熱運維管理水平，大大地提高了工作效率，減輕了運行人員工作負擔，杜絕了測溫作業(yè)帶來的風(fēng)險。基本解決因發(fā)熱沒能及時發(fā)現(xiàn)而引發(fā)的設(shè)備事故，該系統(tǒng)的監(jiān)測、診斷、預(yù)警功能使變電運行部門實時在線測溫及預(yù)警，及時排除設(shè)備發(fā)熱隱患，確保電網(wǎng)10kV用戶可靠供電。

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,系統(tǒng)中對變電站10kV開關(guān)柜的運行可靠性要求越來越高。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期運行過程中，由于表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動等原因，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)濟損失。