声表面波无源无线传感器的设备一体化设计及其在配电设备温度监测中的应用研究秦勇沈陈姜鑫东胡新雨---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---[摘要]文章结合声表面波无源无线传感器的技术原理和特点，针对无源无线温度传感器早期试用或测试时暴露的问题，提出无源无线传感器的设备一体化设计原则，以中压开关柜动静触头温度、终端电缆头温度以及配电变压器顶层油温/油位在线监测为主要应用，探讨用于配电设备的内置型、设备一体化融合设计解决方案，为智能化配网中本体状态感知和主动预测预警的设备选型提供建议和参考，也为无源无线传感器在电力一次设备上的应用奠定了基础。[关键词]声表面波;无源无线;设备一体化;一二次融合doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2020.14.085[]F273;TP212.9[]A[]1673-0194（2020）14-0-040引言配網是电网的重要组成部分，确保配网安全可靠供电，促进经济社会快速协调发展是电网企业义不容辞的社会责任。到2020年，国家电网公司配电智能化领域将实现智能感知、数据融合、智能决策三大领域。“十二五”规划期间，国家电网公司全面开展电网设备状态检修，很多新型传感器或监测装置被应用于监测配网设备的运行状态，而配网设备和通道数量大、分布广且运行环境复杂。部分监测装置运行可靠性较低、故障率高、寿命短，监测装置甚至在投运1～2年内就需要更换电池或发生故障;还有部分在线监测装置的有效性差、性价比不高、安装维护工作量大。在确保本体设备性能和可靠性基础上，进一步提升设备本质状态自感知、自诊断和自控制能力，国网总部智能运检体系建设方案中提出设备本体与状态感知传感器一体化融合设计制造的建议，给配网自动化中传感器的小型化、无源化、长寿命化提出了要求。温度是体现电力设备运行状态的重要参量。实时采集温度监测点的温度变化，实现实时预警功能，及时通知相关人员，能有效提高配网设备的运行可靠性和经济性。除了红外和光纤温度传感器外，各类新型无线传感器层出不穷，例如：自取电式红外点阵测温、半导体测温以及无线射频供电半导体测温等。近年来---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---涌现出的声表面波（SurfaceAcousticWave，SAW）式温度传感器在配网设备（包括开关柜、环网柜、电缆接头等）温度实时、智能监测方面逐渐受到关注。中国电机工程学会、国家电网公司、南方电网公司在2016年电力新技术目录（电网部分）将其列为设备监测新技术，并同时在国网和南网系统内部小批量试用。本文结合声表面波无源无线传感器的技术原理和特点，针对无源无线温度传感器早期试用或测试时暴露的问题，以中压开关柜动静触头温度、终端电缆头温度以及配电变压器顶层油温/油位在线监测为主要应用，探讨用于配电设备的内置型、设备一体化融合设计解决方案，以期为智能化配网中本体状态感知和主动预测预警的设备选型提供建议和参考。1声表面波无源无线传感器的原理和特点阅读器发射机利用天线，将SAW无线传感系统中的窄带电磁波发射激励无源单端口声表面波谐振器（SAWR）后，在能够产生逆压电效应的压电材料作用下，电磁波被传感器天线接收，叉指换能器（IDT）将此电磁波转换成窄带声表面波，如图1所示。谐振腔结构以及基片环境温度决定SAWR的实际谐振频率。带内各频率分量的SAW会在窄带电磁激励消失后，在不同的时间内出现衰减振荡，天线将IDT通过压电作用SAW转化出的电磁波再次辐射出来。电磁波处于能量最大的状态时，电磁波频率持续时间是最长的，且等于SAWR谐振频率。回波频率会在电磁波被阅读器接收后被提取，此时就可以实现无线测量温度。所以，想要SAWR获得最大的能量，要保持激励信号的中心频率与SAWR谐振频率一致。每台阅读器可以访问多个SAW传感器，传感器之间通过频分复用机制区分。基于上述工作原理，SAW无线无源传感器具有以下技术特点。①SAW器件本身工作在射频频段，采用数/能同传方式工作，确保高低压绝对分离，抗电压绝缘安全性高。②SAW器件采用在压电材料（非半导体）制...