基于聲表面波技術(shù)的gis內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于聲表面波技術(shù)的GIS內(nèi)部高壓導(dǎo)體運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)，具體是指基于聲表面波技術(shù)的GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣開關(guān)(Gas Insulated Switchgear，簡稱GIS)加工工藝嚴(yán)格、技術(shù)先進(jìn)，采用SF6氣體為絕緣介質(zhì)，具有良好的開斷能力、絕緣性能和滅弧性能，以及檢修周期長、故障率低、維護(hù)費(fèi)用少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。
[0003]但是當(dāng)GIS設(shè)備中的內(nèi)部高壓導(dǎo)體觸頭接觸不良時(shí)，由于接觸電阻變大，在負(fù)載電流流過時(shí)會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。觸頭、母線過熱會引起絕緣老化甚至擊穿，從而引發(fā)短路，形成重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要對高壓導(dǎo)體的最高溫度進(jìn)行監(jiān)測。
[0004]氣體絕緣開關(guān)內(nèi)部的隔離開關(guān)、斷路器和母線均為氣體絕緣開關(guān)的高壓導(dǎo)體，隔離開關(guān)的最高溫度值常發(fā)生在開關(guān)觸頭處，斷路器的最高溫度值常發(fā)生在屏蔽罩外的高壓導(dǎo)桿，母線的最高溫度值常發(fā)生在母線觸頭處，對最好溫度值的監(jiān)測是判斷高壓導(dǎo)體是否出現(xiàn)過熱現(xiàn)象的重要手段。
[0005]電力系統(tǒng)中GIS對內(nèi)部設(shè)備要求比較苛刻，氣室內(nèi)部不允許存在金屬尖端、毛刺和灰塵等雜志，且GIS的維修與維護(hù)比較復(fù)雜。傳統(tǒng)技術(shù)對高壓導(dǎo)體最高溫度值的監(jiān)測通常采用溫度傳感器直接接觸高壓導(dǎo)體來測溫的。傳統(tǒng)的溫度傳感器需要外部供電或蓄電池供電，設(shè)備的維修及電池的更換都極為不便。所以就其取電方式來說，傳統(tǒng)的溫度傳感器是不可取的。
[0006]聲表面波技術(shù)是一種無源無線的傳感器技術(shù)，采用聲表面波技術(shù)的溫度傳感器稱之為聲表面波溫度傳感器，即SAW溫度傳感器，該SAW溫度傳感器為無源無線的溫度傳感器，使用時(shí)不需要電源和連接線，僅通過采集器向其發(fā)射無線射頻信號作為激勵(lì)信號便可觸發(fā)其工作。SAW溫度傳感器具有高靈敏度、低功耗、零排放、免維護(hù)等特點(diǎn)，且由于SAW溫度傳感器采用全密封多腔體屏蔽設(shè)計(jì)，具有極強(qiáng)的電磁兼容性和抗干擾能力，并配有獨(dú)特的天線門控抑制干擾信號技術(shù)，幾乎能完全去除空間電磁干擾，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)干擾環(huán)境下的溫度在線監(jiān)測，安裝后不影響原有設(shè)備的絕緣性能，因而適合在GIS設(shè)備等全封閉式空間內(nèi)對設(shè)備內(nèi)部的諸如高壓導(dǎo)體等部件進(jìn)行溫度的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0007]一般的SAW器件主要包括壓電基片、叉指換能器(IDT)和反射柵等結(jié)構(gòu)。其中IDT是一種用于在壓電基片上激發(fā)SAW的聲電轉(zhuǎn)換器，是SAW器件的核心結(jié)構(gòu)。在壓電基片上通過平面半導(dǎo)體工藝周期性設(shè)置一對平行的金屬電極即可構(gòu)成IDT，當(dāng)在IDT兩端加上交變電壓時(shí)，會在IDT下面的壓電基片的表面和表面附近的空間產(chǎn)生交變電場，并通過逆壓電效應(yīng)在壓電基片表面產(chǎn)生相應(yīng)的彈性形變，從而激發(fā)SAW。
[0008]根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者對SAW器件多年的研宄可知，不同壓電材料對溫度的敏感度不同，通過選擇合適的壓電基片材料和晶體切型，可以獲得溫度靈敏度高且溫度頻率特性呈線性的SAW溫度傳感器。根據(jù)器件結(jié)構(gòu)的分布方式，SAW溫度傳感器可以分為延遲線型和諧振型兩種。其中在延遲線型的SAW溫度傳感器上，反射柵只在IDT的單側(cè)出現(xiàn)，當(dāng)外界溫度變化時(shí)，壓電基片上IDT激發(fā)的SAW傳播速度會發(fā)生變化，使得激勵(lì)信號和經(jīng)過反射柵返回的回波信號在出現(xiàn)時(shí)延或相位變化，因此通過檢測信號的時(shí)延或相位差即可得到溫度信息。而在諧振型SAW溫度傳感器上，反射柵對稱分布在IDT的兩側(cè)，當(dāng)IDT激發(fā)的SAW的頻率與反射柵陣的尺寸匹配時(shí)SAW經(jīng)過反射陣列的來回反射能夠形成朱波，達(dá)到諧振狀態(tài)，該諧振頻率由叉指換能器的叉指間距和SAW的傳播速度決定。當(dāng)外界溫度變化時(shí)，壓電基片上IDT激發(fā)的SAW傳播速度會發(fā)生變化，導(dǎo)致SAW溫度傳感器的諧振頻率發(fā)生變化，通過檢測SAW溫度傳感器的諧振頻率變化即可得到溫度信息，因此SAW溫度傳感器也稱為SAW諧振器。
[0009]近年來，聲表面波(Surface Acoustic Wave，簡稱SAW)技術(shù)的研宄與應(yīng)用已相當(dāng)成熟和廣泛，但是，至今為止真正的采用無源無線技術(shù)對GIS設(shè)備內(nèi)部高壓導(dǎo)體溫度進(jìn)行在線監(jiān)測的裝置在國內(nèi)外電力行業(yè)中尚未出現(xiàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供基于聲表面波技術(shù)的GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用聲表面波技術(shù)的高靈敏度、低功耗、零排放、免維護(hù)等特點(diǎn)，在保證GIS內(nèi)部絕緣性能的前提下，實(shí)現(xiàn)GIS內(nèi)部絕緣開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測。
[0011]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:基于聲表面波技術(shù)的GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括采集器和SAW溫度傳感器，所述的采集器安裝在氣體絕緣開關(guān)的外殼上，隔離開關(guān)內(nèi)置在氣體絕緣開關(guān)的外殼內(nèi)，所述的SAW溫度傳感器為無源無線的溫度傳感器，所述SAW溫度傳感器安裝在隔離開關(guān)的開關(guān)觸頭處，所述采集器用于向所述SAW溫度傳感器發(fā)射無線射頻信號作為SAW溫度傳感器的激勵(lì)信號，所述的SAW溫度傳感器激發(fā)后感測與之相接觸的隔離開關(guān)的開關(guān)觸頭處的溫度，同時(shí)發(fā)射出與所感測的溫度相對應(yīng)的諧振信號，返回給所述的采集器，所述的采集器接收到該返回的諧振信號后，通過測量該諧振信號的頻率即可得到溫度值，該溫度值即為隔離開關(guān)的開關(guān)觸頭處的溫度值，為隔離開關(guān)運(yùn)行時(shí)的當(dāng)前溫度值，從而判斷隔離開關(guān)是否出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。
[0012]本實(shí)用新型中，所述隔離開關(guān)的開關(guān)觸頭處涂覆有一層導(dǎo)熱硅脂，以增大SAW溫度傳感器的接觸面積，提高導(dǎo)熱效率。
[0013]本實(shí)用新型中，所述導(dǎo)熱娃脂米用尚導(dǎo)熱絕緣有機(jī)娃材料，能夠在_50 °C?+230°C的溫度下保持脂膏狀態(tài)。
[0014]本實(shí)用新型中，所述的SAW溫度傳感器包括天線、叉指換能器、反射器和壓電基片，天線、叉指換能器和反射器均集成在壓電基片上，所述的反射器為兩個(gè)，呈左、右狀分布，所述的壓電基片安裝在隔尚開關(guān)的開關(guān)觸頭處，直接與隔尚開關(guān)的開關(guān)觸頭處相貼緊接觸，所述的天線用于接收所述采集器發(fā)射來的無線射頻信號，通過叉指換能器的逆壓電效應(yīng)在壓電基片表面激活一個(gè)聲表面波，該聲表面波沿壓電基片傳播，被兩個(gè)周期性的反射器反射形成所述的諧振信號，諧振的頻率與壓電基片的溫度存在對應(yīng)關(guān)系，所述的叉指換能器通過壓電效應(yīng)將聲表面波轉(zhuǎn)變成應(yīng)答的諧振信號輸出，輸出的諧振信號被所述采集器接收。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著效果:
[0016](I)本實(shí)用新型采用采集器與SAW溫度傳感器進(jìn)行電力系統(tǒng)GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測，無需電源，不存在供電和電池更換問題，具有高靈敏度、低功耗、零排放、免維護(hù)等特點(diǎn)，較好的滿足了 GIS對在線監(jiān)測設(shè)備的要求。
[0017](2)本實(shí)用新型的SAW溫度傳感器采用全密封多腔體屏蔽設(shè)計(jì)，具有極強(qiáng)的電磁兼容性和抗干擾能力，并配有獨(dú)特的天線門控抑制干擾信號技術(shù)，幾乎能完全去除空間電磁干擾，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)干擾環(huán)境下的溫度在線監(jiān)測，安裝后不影響原有設(shè)備的絕緣性能，在保證GIS內(nèi)部絕緣性能的前提下，實(shí)現(xiàn)GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測。
[0018](3)本實(shí)用新型為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)GIS設(shè)備內(nèi)部故障進(jìn)行有效的預(yù)防，避免出現(xiàn)大的事故，節(jié)約成本，同時(shí)也能有效預(yù)防因?yàn)榘惭b所產(chǎn)生的安全隱患，無需破壞GIS結(jié)構(gòu)，不影響GIS性能。
[0019](4)本實(shí)用新型為電力系統(tǒng)GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測提供了可靠有效的手段，保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，具有廣泛的市場應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為本實(shí)用新型在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用狀態(tài)參考圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型在線監(jiān)測系統(tǒng)中SAW溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型在線監(jiān)測系統(tǒng)所測量的溫度值，其中橫坐標(biāo)表示所測量的溫度值，縱坐標(biāo)表示SAW溫度傳感器的諧振頻率，該諧振頻率就是采集器所采集的諧振信號。
[0024]附圖標(biāo)記說明
[0025]1、采集器；2、SAW溫度傳感器；21、天線；22、叉指換能器；
[0026]23、反射器；24、壓電基片；3、隔咼開關(guān)；4、外殼
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1、圖2所示的基于聲表面波技術(shù)的GIS內(nèi)部隔離開關(guān)運(yùn)行溫度的在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采集器I和SAW溫度傳感器2，采集器I采用成都賽康科技有限公司生產(chǎn)的WPTM-RR-SC采集器，采集器的頻段是429?436MHz，SAW溫度傳感器2也為成都賽康科技有限