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无源无线测温系统在线校准、告警方法
【专利摘要】本发明涉及无源无线测温系统在线校准、告警方法，校准方法使用高精度测温仪器测量传感器测点温度值作为标称值，根据校准标称值计算出精确补偿值进行校准；本发明的在线校准方法，将各声表面波谐振传感器的精确补偿值存于温度管理装置中，可以一次在线校准单个或多个传感器，且校准方法简单、易行，可根据精确补偿值来优化频率和温度的线性关系，提高测量精度；告警方法通过纵向判断测点温度与阈值温度大小和横向对比相序之间温度差异，对测点温度进行不同类型和不同级别的告警，能及时了解测点处的运行状态，对提高电网可靠性和自动化程度具有非常重要的现实意义。
【专利说明】无源无线测温系统在线校准、告警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统温度监测【技术领域】，涉及一种无源无线测温系统在线校准、
告警方法。
【背景技术】 [0002]随着智能电网建设和配网自动化建设，对高压电力设备运行状态监测已受到广泛关注。温度是高压电力设备运行状态的重要标识，特别是母线连接点、高压设备开关触点和电缆接头处等电气连接部位容易高温过热，导致设备的绝缘强度降低，使用寿命缩短，甚至引起电网故障或人员伤亡，因此对高压设备电气连接点温度监测和对异常运行告警非常必要。现有测温技术主要有红外线测温、蜡片测温、有源无线测温和光纤测温等，红外和蜡片测温不能实时监测温度，有源无线测温能实时监测温度但存在供电隐患，光纤测温易产生“爬电”且受安装空间限制。因此无源无线测温技术成为高压电力设备温度监测的主要手段。但是，现有的无源无线温度监测系统对于传感器的校准算法复杂且精度不高，无法对传
感器在线校准，影响传感器测量精度，也不能对测点温度进行准确可靠的分类型、分级别告
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目O

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种无源无线测温系统在线校准方法，以实现声表面波谐振传感器的在线校准，为提高传感器测量精度提供技术支持。
[0004]本发明的另一目的是提供一种能够对测点温度进行分级别告警的无源无线测温系统在线告警方法。
[0005]为实现上述目的，本发明的无源无线测温系统在线校准方法包括如下步骤:
[0006]( I)温度管理装置采用分时复用方式通过射频天线发射电磁波序列至N个声表面波谐振传感器，各声表面波谐振传感器接收电磁波并将带有温度信息的声表面波转化为电磁波发射至射频天线，温度管理装置识别射频天线接收到的第i个声表面波谐振传感器的谐振频率Xi，其中N > I为自然数，I ^ i
[0007](2)使用高精度测温仪器分别探测N个声表面波谐振传感器测点处的温度值，得到各测点处的温度值Ti;
[0008](3)根据公式Tfl^axi+bi计算得到各声表面波谐振传感器的精确补偿值进行校准，其中Ttl是标称温度，T0是实时温度，a为表面波谐振传感器频率系数，Xi为第i个传感器频率，4为第i个传感器的精确补偿值；
[0009]所述步骤(1)中所有电磁波的信号强度均不低于15dB。
[0010]本发明的无源无线测温系统在线告警方法包括以下步骤:
[0011](I)校准
[0012](11)温度管理装置采用分时复用方式通过射频天线发射电磁波序列至N个声表面波谐振传感器，各声表面波谐振传感器接收电磁波并将带有温度信息的声表面波转化为电磁波发射至射频天线，温度管理装置识别射频天线接收到的第i个声表面波谐振传感器的谐振频率Xi，其中N > I为自然数，I ^ i ^N;
[0013](12)使用高精度测温仪器分别探测N个声表面波谐振传感器测点处的温度值，得到各测点处的温度值Ti;
[0014](13)根据公式Tfl^axi+bi计算得到各声表面波谐振传感器的精确补偿值进行校准，其中Ttl是标称温度，T0是实时温度，a为表面波谐振传感器频率系数，Xi为第i个传感器频率，4为第i个传感器的精确补偿值；
[0015](2)测温
[0016]测温管理装置通过接收各声表面波谐振传感器返回的电磁波探知测点温度3，并
进行精确补偿后得到温度f;
[0017](3)告警
[0018](31)纵向比对:将单测点温度Tf与阈值温度进行比对，若是小于阈值温度，则该单测点温度正常，若是大于阈值温度，则该单测点温度异常，转入步骤(32)继续进行判断；
[0019](32)横向比对:将温度异常的测点温度与对应的另外两相温度平均值做差得到差值，该差值与相序阈值温度进行比对，若差值小于相序阈值温度，则发出单测点温度异常告警，若差值大于相序阈值 温度，则发出相序温度异常告警。
[0020]所述步骤(11)中所有电磁波的信号强度均不低于15dB。
[0021 ] 根据严重程度对告警进行分级，分为正常、告警和严重。
[0022]所述步骤(31)、(32)中阈值温度均设有越/复阈值死区或延时。
[0023]本发明的无源无线测温系统在线校准方法，将各声表面波谐振传感器的精确补偿值存于温度管理装置中，可以一次在线校准单个或多个传感器，且校准方法简单、易行，可根据精确补偿值来优化频率和温度的线性关系，提高传感器测量精度，优化测温系统性能。
[0024]本发明的无源无线测温系统在线告警方法，通过纵向判断测点温度与阈值温度大小和横向对比相序之间温度差异，对测点温度进行不同类型和不同级别的告警，告警类型为单测点或相序温度差异告警，告警级别为正常、告警和严重；利用本方法能及时了解测点处的运行状态，对提高电网可靠性和自动化程度具有非常重要的现实意义。阈值温度均设有越/复阈值死区或延时，避免测点温度在阈值附近频繁告警。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1是无源无线测温系统框图；
[0026]图2是在线校准方法实施例的流程图；
[0027]图3是告警方法实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，无源无线测温系统主要包括声表面波谐振传感器2、射频天线I和测温管理装置三部分。测温管理装置采用时分复用方式通过射频天线发射电磁波序列至声表面波谐振传感器，传感器接收电磁波并将带有温度信息的声表面波转化为电磁波发射至射频天线；由于频率和温度具有一定线性关系，测温管理装置识别频率后即可获知测点温度。无源指声表面波谐振传感器无需提供电源，无线指天线和传感器的信息交换媒介是电磁波无需电线。
[0029]虽然声表面波谐振传感器的频率和温度具有一定线性关系，但由于传感器压电晶体材料特殊性，其频率和温度的线性度不是特别良好，可通过在线校准方法对传感器做精确补偿，进一步优化频率和温度的线性度。校准方法流程如图2所示，首先，使用高精度测温仪测量传感器测点温度值作为校准标称值；其次，根据校准标称值计算出精确补偿值并保存于测温管理装置软件，至此校准完成。校准过程中电磁波信号强度不低于15dB，否则，校准失败；在线校准可以一次校准一个或多个传感器；精确补偿值在整个温度测量范围均有效，校准实例如表1。
[0030]表1
[0031]
【权利要求】
1.无源无线测温系统在线校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)温度管理装置采用分时复用方式通过射频天线发射电磁波序列至N个声表面波谐振传感器，各声表面波谐振传感器接收电磁波并将带有温度信息的声表面波转化为电磁波发射至射频天线，温度管理装置识别射频天线接收到的第i个声表面波谐振传感器的谐振频率Xi，其中N≥I为自然数，I≤i≤N; (2)使用高精度测温仪器分别探测N个声表面波谐振传感器测点处的温度值，得到各测点处的温度值Ti ； (3)根据公式Tfl^axi+bi计算得到各声表面波谐振传感器的精确补偿值进行校准，其中Ttl是标称温度，T0是实时温度，a为表面波谐振传感器频率系数，Xi为第i个传感器频率，匕为第i个传感器的精确补偿值。
2.根据权利要求1所述的无源无线测温系统在线校准方法，其特征在于:所述步骤(1)中所有电磁波的信号强度均不低于15dB。
3.无源无线测温系统在线告警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)校准 (11)温度管理装置采用分时复用方式通过射频天线发射电磁波序列至N个声表面波谐振传感器，各声表面波谐振传感器接收电磁波并将带有温度信息的声表面波转化为电磁波发射至射频天线，温度管理装置识别射频天线接收到的第i个声表面波谐振传感器的谐振频率Xi，其中N≥I为自然数，I≤i≤N; (12)使用高精度测温仪器分别探测N个声表面波谐振传感器测点处的温度值，得到各测点处的温度值Ti ； (13)根据公式Tfl^axi+bi计算得到各声表面波谐振传感器的精确补偿值进行校准，其中Ttl是标称温度，T0是实时温度，a为表面波谐振传感器频率系数，Xi为第i个传感器频率，匕为第i个传感器的精确补偿值； (2)测温 测温管理装置通过接收各声表面波谐振传感器返回的电磁波探知测点温度<，并进行精确补偿后得到温度/ (3)告警 (31)纵向比对:将单测点温度T；2与阈值温度进行比对，若是小于阈值温度，则该单测点温度正常，若是大于阈值温度，则该单测点温度异常，转入步骤(32)继续进行判断； (32)横向比对:将温度异常的测点温度与对应的另外两相温度平均值做差得到差值，该差值与相序阈值温度进行比对，若差值小于相序阈值温度，则发出单测点温度异常告警，若差值大于相序阈值温度，则发出相序温度异常告警。
4.根据权利要求3所述的无源无线测温系统在线告警方法，其特征在于:所述步骤(11)中所有电磁波的信号强度均不低于15dB。
5.根据权利要求3所述的无源无线测温系统在线告警方法，其特征在于:根据严重程度对告警进行分级，分为正常、告警和严重。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的无源无线测温系统在线告警方法，其特征在于:所述步骤(31)、(32)中阈值温度均设有越/复阈值死区或延时。
【文档编号】G01K1/02GK103604531SQ201310628687
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】霍富强, 雷振锋, 路进升, 丁骁, 董永超, 陈娜娜 申请人:国家电网公司, 许继集团有限公司