[发明专利]一种声表面波快速测量开关柜温度的方法

说明书

本发明公开一种声表面波快速测量开关柜温度的方法，通过建立声表面波传感器的谐振频率时的回波能量、非谐振时的回波能量与对应频率差之间的查找表映射关系，确定频率扫描过程中的步进频率。另外，通过测量回波信号的相角，判定扫描频率的变化方向。根据回波信号的能量和谐振时的能量之差是否小于设定的阈值决定单次频率查询是否结束。该测量方法应用于开关柜的温度监测中，由于阅读器的扫描频率步进是自适应的，因此总的扫频次数相对于传统的扫频方法会大大降低，从而可以快速获得开关柜内部监测点的实时温度，有效预防开关柜因为温度异常导致的故障发生。从而在频率查询过程中，谐振频率的可以快速查找，实现温度的快速测量。

技术领域

本发明涉及电力设备金属导体温度监测技术领域，更具体地，涉及一种声表面波快速测量开关柜温度的方法。

背景技术

随着现代社会对电能的依赖性的提高，用电密度大的地区对电能的供给安全可靠性要求提出了更高的要求，进而对电力设备的可靠性也提出了更高的要求。其中开关柜是电力设备中的一种关键装置，内部包括断路器、负荷开关、隔离开关、互感器、操作机构以及各种保护装置等。实际统计数据表明，电网电力设备故障的发生绝大多数是由于设备大电流运行、老化等原因导致电力设备在高温条件下运行，从而引发燃烧，爆炸等严重后果所造成。开关柜为金属封闭开关设备，在正常工作时，不允许打开金属封闭门，所有电气连接点均位于开关柜中。由于开关柜内部工作电压高，正常使用中不能随意断电，所以安装于高压开关柜内部的测温系统，要求具有高的电气绝缘性，日常使用中的维护量应尽可能少的特性。因此需要对开关柜中的关键位置进行温度实时监测，以评估对应的工作状态。无源、无线的声表面波温度测量方法，由于其成本低廉、安装方便，在电力设备温度监测中得到了广泛的应用。目前针对开关柜的温度测量方式中，普遍采用谐振型声表面波技术进行开关柜关键位置的温度测量。由于实际测量中声表面波传感器的谐振频率是待测量，即事先无法让查询信号的主频和声表面波传感器的谐振频率相等，如何快速地用接近声表面波传感器的谐振频率的主频信号来查询声表面波传感器是决定查询性能的重要问题。测量过程中，一般采用固定频率扫描方式，以获得声表面波传感器的谐振频率，根据谐振频率和温度之间的拟合关系，获得当前声表面波传感器的温度，从而间接测量开关柜内关键位置的温度。由于步进扫描的频率大小和测量的温度精度相关，如果测量的温度精度较高，则需要扫描的频点将会非常多，从而导致单次温度测量的时间变得非常长，不利于开关柜关键位置的温度的实时监测。为了减小温度测量的时间，有研究人员将频率扫描分成两部分：频率粗扫描和频率精扫描两个阶段。利用频率粗扫描确定中心谐振频率所处的频率区间，再在该频率区间内利用频率精扫描得到声表面波谐振器的中心谐振频率。该方法可以将温度测量时间降为固定频率扫描的1/7。

发明内容

本发明针对现有开关柜谐振型声表面波无源、无线温度系统，频率查询过程中频率扫描采用固定步进频率，导致测温过程时间较长的不足，提供一种声表面波快速测量开关柜温度的方法。通过建立声表面波传感器的谐振频率时的回波能量、非谐振时的回波能量与对应频率差之间的查找表映射关系，确定频率扫描过程中的步进频率。另外，通过测量回波信号的相角，判定扫描频率的变化方向。根据回波信号的能量和谐振时的能量之差是否小于设定的阈值决定单次频率查询是否结束。该测量方法应用于开关柜的温度监测中，由于阅读器的扫描频率步进是自适应的，因此总的扫频次数相对于传统的扫频方法会大大降低，从而可以快速获得开关柜内部监测点的实时温度，有效预防开关柜因为温度异常导致的故障发生。从而在频率查询过程中，谐振频率的可以快速查找，实现温度的快速测量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种声表面波快速测量开关柜温度的方法，包括以下步骤：

S1：通过实验建立谐振型声表面波传感器谐振频率f₀时的回波能量E_max和非谐振频率f_i时的回波能量E_i的关系模型；