（文章來源：電氣新科技）

對于電網的安全運營及電力系統資源的最優化利用方案實施，最有效的方法是對電力設備進行監測，溫度則是需要監測的最重要數據之一。電力設備溫升主要是由流過電纜的電流引起的。當電力設備中有節點發生短路或者絕緣老化時，表現出來的就是該處局部發熱，溫度異常升高，繼而使觸電膨脹氧化使節點電阻增大，發熱量進一步上升，溫度繼續升高，形成一個惡性循環。而對于電纜中正常電流，溫度則會保持在一定的水平。

因此，通過對電力設備溫度的監測，即可知曉電力系統運營的負荷情況。通過整合電網信息資源，可以實現電力信息和資源共享的最大化，在發生設備隱患的第一時間就能發現并處理隱患，且在保證電力系統安全運營的情況下，提高電力電網輸送電力的效率。

高壓電力設備由于其環境的特殊性，對其中節點的測溫有如下難點：1） 監測點數眾多：初步統計一個220KV變電站的各種電纜接頭達數千個；2） 監測點的位置千差萬別 ：有的在室內、有的在室外；有的在控制柜內、有的裸露在高空；3） 要求傳感器與外界徹底隔離：布線會帶來新的安全隱患，傳感器供電問題難以解決；4） 電磁干擾強：電壓高達數萬乃至幾十萬伏，電流幾十安培甚至上百安培，設備周圍分布著極強的電磁場干擾；5） 工作環境溫度高：要求傳感器能在120℃高溫下工作。

目前用于電力系統的測溫解決方案有如下幾種：紅外測溫，紅外測溫儀適合人工巡查測溫，因為使用比較靈活，現在已經成為高壓電力設備溫度檢測的一個主要手段。紅外測溫儀的缺點是體積較大,成本高,精度一般（與距離有關），特別是它無法實現在線實時監測。另外紅外線無法繞射透過遮擋物、準確測量關鍵接點處溫度，限制了它在一些場合的應用。[1]

光纖測溫，光纖式溫度測溫儀采用光纖傳遞信號，其溫度傳感頭安裝在帶電物體的表面，測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,安裝比較復雜，設備造價較高，特別是積累灰塵后易使絕緣性降低，可能造成意外事故。

無線測溫，現有的無線測溫方案，采用電池或者小CT取能給測溫芯片供電，再將測溫芯片得到的信號通過無線芯片無線發出。這種方案雖然實現了溫度信號的無線傳輸，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就是一個小變壓器，它可以通過感應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，而且布放的位置對取能效率影響較大，缺乏普遍適應性。

上述測溫方式在電力系統的測溫上有很大的局限性，針對這些缺點，我們在國內外率先提出將聲表面波（SAW）技術用于電力系統設備的測溫解決方案，該方案具有無線無源的特點，能夠很好的解決上述幾種測溫方式存在的困難。

聲表面波技術是上世紀七、八十年代才逐漸成熟起來的一門新興科學技術領域，它是聲學和電子學相結合的一門邊緣學科。聲表面波是沿物體表面傳播的一種彈性波。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，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換。

目前利用聲表面波測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將輸入的無線轉變成聲信號，此聲信號沿基片表面傳播被位于基片右端的一個或數個周期性柵條反射，反射信號最終由同一個換能器通過壓電效應將聲信號轉變成無線應答信號輸出。如圖1所示。

當基片的溫度發生變化時，引起聲表面波的傳輸速度與反射器的間距的改變，從而引起無線應答的相位（時間延遲）改變，這種改變隨溫度的改變而呈線性變化，因此容易得到測量的溫度值。第二種如圖2所示，當壓電晶體基片上的換能器通過逆壓電效應將輸入的無線信號轉變成聲信號后，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與基片的溫度有關，而且諧振頻率的改變隨溫度的改變在一定溫度范圍內呈非常線性的關系，圖3所示的是實際測量的諧振頻率隨溫度變化的曲線。當同一個換能器通過壓電效應將聲信號轉變成無線應答信號輸出后，我們就可以通過測量頻率變化得到溫度值，故聲表面波測溫器件為純無源器件。

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