（文章來源：電氣新科技）

對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)營及電力系統(tǒng)資源的最優(yōu)化利用方案實(shí)施，最有效的方法是對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，溫度則是需要監(jiān)測(cè)的最重要數(shù)據(jù)之一。電力設(shè)備溫升主要是由流過電纜的電流引起的。當(dāng)電力設(shè)備中有節(jié)點(diǎn)發(fā)生短路或者絕緣老化時(shí)，表現(xiàn)出來的就是該處局部發(fā)熱，溫度異常升高，繼而使觸電膨脹氧化使節(jié)點(diǎn)電阻增大，發(fā)熱量進(jìn)一步上升，溫度繼續(xù)升高，形成一個(gè)惡性循環(huán)。而對(duì)于電纜中正常電流，溫度則會(huì)保持在一定的水平。

因此，通過對(duì)電力設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)，即可知曉電力系統(tǒng)運(yùn)營的負(fù)荷情況。通過整合電網(wǎng)信息資源，可以實(shí)現(xiàn)電力信息和資源共享的最大化，在發(fā)生設(shè)備隱患的第一時(shí)間就能發(fā)現(xiàn)并處理隱患，且在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)營的情況下，提高電力電網(wǎng)輸送電力的效率。

高壓電力設(shè)備由于其環(huán)境的特殊性，對(duì)其中節(jié)點(diǎn)的測(cè)溫有如下難點(diǎn)：1） 監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)眾多：初步統(tǒng)計(jì)一個(gè)220KV變電站的各種電纜接頭達(dá)數(shù)千個(gè)；2） 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置千差萬別 ：有的在室內(nèi)、有的在室外；有的在控制柜內(nèi)、有的裸露在高空；3） 要求傳感器與外界徹底隔離：布線會(huì)帶來新的安全隱患，傳感器供電問題難以解決；4） 電磁干擾強(qiáng)：電壓高達(dá)數(shù)萬乃至幾十萬伏，電流幾十安培甚至上百安培，設(shè)備周圍分布著極強(qiáng)的電磁場(chǎng)干擾；5） 工作環(huán)境溫度高：要求傳感器能在120℃高溫下工作。

目前用于電力系統(tǒng)的測(cè)溫解決方案有如下幾種：紅外測(cè)溫，紅外測(cè)溫儀適合人工巡查測(cè)溫，因?yàn)槭褂帽容^靈活，現(xiàn)在已經(jīng)成為高壓電力設(shè)備溫度檢測(cè)的一個(gè)主要手段。紅外測(cè)溫儀的缺點(diǎn)是體積較大,成本高,精度一般（與距離有關(guān)），特別是它無法實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外紅外線無法繞射透過遮擋物、準(zhǔn)確測(cè)量關(guān)鍵接點(diǎn)處溫度，限制了它在一些場(chǎng)合的應(yīng)用。[1]

光纖測(cè)溫，光纖式溫度測(cè)溫儀采用光纖傳遞信號(hào)，其溫度傳感頭安裝在帶電物體的表面，測(cè)溫儀與溫度傳感器間用光纖連接。[2]光纖具有易折，易斷的特性,安裝比較復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)較高，特別是積累灰塵后易使絕緣性降低，可能造成意外事故。

無線測(cè)溫，現(xiàn)有的無線測(cè)溫方案，采用電池或者小CT取能給測(cè)溫芯片供電，再將測(cè)溫芯片得到的信號(hào)通過無線芯片無線發(fā)出。這種方案雖然實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)的無線傳輸，但是由于該方案屬于有源方案，傳感頭需要電池供電或者小CT取能供電。

電池供電存在需要定時(shí)更換電池，而且電池在夏季抗高溫能力較差，給電力部門的運(yùn)營帶來影響；而小CT取能則存在若接頭電流較小，電能無法取出，傳感頭停止工作，若接頭電流較大，則容易燒壞小CT直至燒壞傳感頭。所謂小CT就是一個(gè)小變壓器，它可以通過感應(yīng)高壓母線上的交變電流取得電能。采用CT取能，傳感頭體積較大，而且布放的位置對(duì)取能效率影響較大，缺乏普遍適應(yīng)性。

上述測(cè)溫方式在電力系統(tǒng)的測(cè)溫上有很大的局限性，針對(duì)這些缺點(diǎn)，我們?cè)趪鴥?nèi)外率先提出將聲表面波（SAW）技術(shù)用于電力系統(tǒng)設(shè)備的測(cè)溫解決方案，該方案具有無線無源的特點(diǎn)，能夠很好的解決上述幾種測(cè)溫方式存在的困難。

聲表面波技術(shù)是上世紀(jì)七、八十年代才逐漸成熟起來的一門新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，它是聲學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的一門邊緣學(xué)科。聲表面波是沿物體表面?zhèn)鞑サ囊环N彈性波。在具有壓電性的晶體上由于存在壓電性，在電聲之間存在耦合。壓電晶體本身是換能介質(zhì)，在傳播聲表面波的壓電晶體表面可以制作電聲換能器，使電能和聲能互相轉(zhuǎn)換。

目前利用聲表面波測(cè)溫的工作原理主要有兩種，第一種利用基片左端的換能器通過逆壓電效應(yīng)將輸入的無線轉(zhuǎn)變成聲信號(hào)，此聲信號(hào)沿基片表面?zhèn)鞑ケ晃挥诨叶说囊粋€(gè)或數(shù)個(gè)周期性柵條反射，反射信號(hào)最終由同一個(gè)換能器通過壓電效應(yīng)將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成無線應(yīng)答信號(hào)輸出。如圖1所示。

當(dāng)基片的溫度發(fā)生變化時(shí)，引起聲表面波的傳輸速度與反射器的間距的改變，從而引起無線應(yīng)答的相位（時(shí)間延遲）改變，這種改變隨溫度的改變而呈線性變化，因此容易得到測(cè)量的溫度值。第二種如圖2所示，當(dāng)壓電晶體基片上的換能器通過逆壓電效應(yīng)將輸入的無線信號(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與基片的溫度有關(guān)，而且諧振頻率的改變隨溫度的改變?cè)谝欢囟确秶鷥?nèi)呈非常線性的關(guān)系，圖3所示的是實(shí)際測(cè)量的諧振頻率隨溫度變化的曲線。當(dāng)同一個(gè)換能器通過壓電效應(yīng)將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成無線應(yīng)答信號(hào)輸出后，我們就可以通過測(cè)量頻率變化得到溫度值，故聲表面波測(cè)溫器件為純無源器件。

相比之下，諧振型在靈敏度、可靠性和無線檢測(cè)距離等指標(biāo)方面優(yōu)于延遲型，故在測(cè)溫系統(tǒng)中我們選擇了諧振型聲表面波傳感器。
（責(zé)任編輯：fqj）