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1、GEL-SAW无源无线测温系统,南京科睿博电气科技有限公司,学习研究,一、背景 二、无源无线测温介绍 三、GEL-SAW系统构成 四、GEL-SAW性能测试报告 五、GEL-SAW系统安装 六、公司简介,学习研究,需求背景 宏观：电网的安全及智能化 现实：温升导致起火甚至爆炸 标准：GB/T11022-2011第4.5.2节对温升有具体要求。,一、背景-需求,南方电网 2011年底出台指导文件“公司决定加大开关柜无线测温装置试用力度，在重要变电站开关柜上逐步加装无线测温装置。”,行业标准（制定中） NB/Txxxx-20 xx 高压开关设备温度在线监测系统技术要求,学习研究,一、背景-传统方法
2、,A 示温记录标签 原理： 标签温度特性 缺点： 1、一次性 2、人工检查 3、不实时 4、不定量,学习研究,B 远红外测温方式 原理： 测量红外辐射波 目前主流方法 缺点： 1、需要人工巡检； 2、红外辐射光路遮挡的影响； 3、不实时在线,一、背景-传统方法,学习研究,C 光纤测温法 原理： 光纤温度传感器 缺点： 1、光纤易断易折，安装复杂； 2、光纤耐温差； 3、积累灰尘后有爬电现象，产生安全隐患。,一、背景-传统方法,学习研究,D 有源无线测温方式 原理： 1、使用弱电电源， 2、通过弱电电路驱动温度探头工作， 3、无线数据传输 目前市场主流 缺点： 1、使用电池，电池寿命短，更换困难
3、； 2、感应取电，对电流有要求； 3、强弱电不分离； 4、电池和互感器都有安全隐患。,一、背景-传统方法,学习研究,电池有源无线案例,使用电池的有源无线存在的问题 未实现高低压分离。存在使用风险。 60秒测量一次温度，每年大于50万次，考验电池电量。频繁停电更换电池不可能，为了延长电池使用时间，实际测温周期更长。 60秒一次数据刷新在电气使用中有风险 电池电量低，数据可能误报； 电池更换需要断电。,一、背景-案例分析,学习研究,CT取电有源无线案例,CT取电有源无线存在的问题 未实现绝对高低压分离 CT取电对电流大小有要求。电流不能太小，也不能太大。 电流的剧烈波动影响测量结果，测量精度低于电
4、池有源无线。 CT取电安装麻烦。,一、背景-案例分析,学习研究,传统测温方式的分析 常规测温方式，均存在 供能问题！ + 绝缘问题！ 这两个弊端，严重制约测温技术在电力系统中的推广使用！,有效地解决方案就是基于对上述问题的解决！即采用 无源数据采集 + 无线数据传输,一、背景-总结,学习研究,基于背景分析，我们在寻找无源无线测温方案 最终选择一种具有温度特性的声表面波晶体材料作为无源无线温度传感器。 无源无线温度传感器概述 SAW（Surface Acoustic Wave）:声表面波技术 原理：将射频信号发射到温度传感器，温度传感器将带有温度信息的信号反馈回来。 特点：传感器被动工作，无源无
5、线。,二、无源无线测温介绍-方案提出,学习研究,无线无源测温工作流程 1、无线读入器通过它的天线发射射频脉冲。脉冲信号被传感器上的天线收到后, 通过叉指换能器 (IDT：Interdigital Transducer) 在压电感应器的表面激活一个表面波。 2、传感器表面波的频率由于受到传感器本身温度的影响发生了变化。 正是由于频率受温度变化的机制, 使得温度数据测量得以实现。 3、叉指换能器 IDT再将表面波的频率振荡转化成射频信号。 此射频信号由读入器上的天线收到后进行处理。,二、无源无线测温介绍-原理,学习研究,反射回来的射频频率变化与温度变化成比例关系,二、无源无线测温介绍-原理,学习研
6、究,二、无源无线测温介绍-系统,学习研究,基于SAW技术的无源无线测温系统的特点,应用晶体材料物理特性。无常规电路，因此没有运行风险，可以适应各种特殊工作环境。 测温传感器接收射频信号，然后反射射频信号，没有工作电路，因此无需电源。 测温传感器通讯采用433MHz射频信号，可以绕过障碍物，与阅读器连接的天线实现无线通讯。 测温传感器体积小，而且采用无源无线方案、无弱电工作电路，可以方便直接的安装在高电压、高电流接触点。 测温传感器响应速度快，采用最新频谱分析技术，秒量级实现温度解析。,二、无源无线测温介绍-特点,学习研究,无线测温技术共同点：接触式测温 无源无线的优势 绝对高低压分离 测温探头
7、免维护 测温点数据刷新时间小于2秒 安装方便,二、无源无线测温介绍-对比,学习研究,目前全球范围技术掌握情况,美国S.G 最早涉及SAW传感器测温技术领域，目前仅生产SAW传感器及读写器产品。,法国SenseOR，该公司传感器技术领先，产品稳定，但仅以传感器及阅读器OEM方式提供给系统集成商，2012年被德国Wika集团收购。,二、无源无线测温介绍-竞争,学习研究,美国IntelliSaw，母公司为英国的Transense，该公司从SenGenuity挖走一批核心人员，2011年在美国成立了IntelliSAW，专门针对开关柜的测温进行开发，其产品形态与性能与SenGenuity的相似。,GE
8、LPAG&中国CETC联合体，自2012年开始进行针对电力系统测温技术基于SAW技术的应用研究，掌握全部SAW传感器，阅读器核心技术及制造能力，并有效解决兼容性干扰课题，形成可实用的测温系统产品。,二、无源无线测温介绍-竞争,目前全球范围技术掌握情况,学习研究,现实应用中N台开关柜公用一套母线，而每个开关柜需安装一套独立的SAW无源无线测温系统。 开关柜表面上金属密闭，可以隔绝多套系统同时运行之间的干扰，但实际上，主母排贯穿整个安装现场。 实验发现，主母排可把干扰传输到同母排的所有开关柜。这种干扰包括发射信号的干扰和返回信号的干扰。如何有效解决并柜运行时的各柜间信号干扰问题是测温系统的关键。,
9、基于SAW无源无线测温信号干扰的提出,二、无源无线测温介绍-创新,学习研究,科睿博的创新解决方案 两套测温系统之间的导体上包裹一层高密度吸波材料，吸收通过的电磁波，从而截断干扰传播途径。 目前使用的吸波材料能够实现高压开关设备测温系统干扰信号的抑制能力大于10dB。,二、无源无线测温介绍-创新,学习研究,GEL-SAW无源无线测温系统构成,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,新型无源无线温度传感器,1、直接安装在被测物体表面的测温元件； 2、负责接收询问射频信号； 3、并返回带温度信息的射频信号到智能分析器。,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,智能分析器天线 负责向新型无源无线温度传感器
10、发送射频信号，并接收返回的射频信号。,1、智能分析器天线由天线体、磁力吸附固定座和射频电缆组成。 2、可以直接吸附在开关柜铁板上。 3、用于开关柜测温时，智能分析器天线应吸附在开关柜内。 4、智能分析器天线通过射频电缆与智能分析器相连。,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,智能分析器,1、控制天线发送射频信号； 2、控制天线接收射频信号； 3、分析天线接收的射频信号，得到温度信息； 4、将温度信息上传到后台。,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,智能分析器的持续研发 第一代分析器（或称为“阅读器”），受限于SAW传感器的总带宽和器件的性能，接收机采用宽带接收结构，抗干扰能力差。 第二代智能
11、分析器，采用窄带接收技术，选用砷化镓工艺低噪声放大器，保证了窄带接收机的灵敏度，抗干扰能力大大提高。,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,采用该智能管理器的高压连接点无源无线温度测量系统可以实现多个工作点的同时管理。,智能管理器,三、GEL-SAW系统构成,学习研究,第一代吸波材料,高性能吸波材料,三、GEL-SAW系统构成,第二代吸波材料,第二代无金属陶瓷吸波套管实装图，耐高压，耐高温，高效吸收电磁波。 根据目前电气开关柜行业标准，形成统一的卡槽规格并规模化生产配套。 第三代材料研发中,学习研究,多功能表,三、GEL-SAW系统构成,1、多功能表从智能分析器获得温度测量数据并显示； 2、带
12、有温度显示和预警报警功能，可以设置预警阈值和报警阈值。 3、该仪表留有数据输出功能，可以与系统工作平台按照电力系统常用规约进行数据通讯。,学习研究,通信柜,三、GEL-SAW系统构成,通信柜将安装在同一地点的多套测温系统数据汇集到一台设备中。 该通信柜保存本地所有温度测量历史数据，快速查询历史预警报警信息。 本地通信柜带有数据通信可能，可以通过485/CAN总线或网络方式实现数据远传。,学习研究,测温系统管理平台,三、GEL-SAW系统构成,测温系统管理平台实现大型电力网络多个测温点群温度监测。 所有监测数据在同一平台上运行，能快速实时完成大量数据收存、优化处理、合理调度、智慧决策、全面监视等
13、综合工作， 将预警或报警信息第一时间推送到授权客户端，指导相关工作人员及时对报警信息进行处理。,学习研究,管理软件,三、GEL-SAW系统构成,主界面,历史数据查询与导出,日报表和月报表,报警记录与查询,学习研究,GEL-SAW无源无线测温注册备案证书,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW无源无线测温检验报告,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW无源无线测温产品电磁兼容性,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW无源无线测温产品性能检测,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW无源无线测温产品基本功能和功耗,四、GEL-S
14、AW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW无源无线测温产品性能检测,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,两个测温点的无源无线测温数据与校准温度的关系,GEL-SAW无源无线测温产品性能检测,四、GEL-SAW性能测试报告,学习研究,GEL-SAW测温系统典型安装图,五、GEL-SAW系统安装,新型无源无线温度传感器安装于母线与分支母线接头处 智能分析器天线安装于母线室和电缆室 智能分析器安装于仪表室 智能分析器与智能分析器天线通过屏蔽电缆连接,学习研究,电缆室安装,新型无源无线温度传感器安装,五、GEL-SAW系统安装,母排室安装,断路器动触头安装,学习研究,天线可以采取吸附式或挂钩式安
15、装 根据需要在电缆室和母线室安装,智能分析器天线安装实例,五、GEL-SAW系统安装,学习研究,目前，科睿博已将软陶瓷与吸波涂层材料进行融合，实现 可简单方便安装的搭扣吸波安装件,吸波材料安装简图,五、GEL-SAW系统安装,学习研究,第二代无金属陶瓷吸波套管实装图，耐高压，耐高温，高效吸收电磁波 根据目前电气开关柜行业标准，形成统一的卡槽规格并规模化生产配套,吸波材料实际安装图,五、GEL-SAW系统安装,学习研究,测温系统安装方案案例,五、GEL-SAW系统安装,110KV主网变电站选择9台开关柜安装测温系统,学习研究,GEL-SAW无线无源测温系统开发背景 2012年3月，GELPAG携
16、手CETC（中国电子科技集团）联合成立课题组，开始进行基于声表面原理的技术开发。 2013年6月，基于声表面波技术的无源无线测温传感器试验成功。 2013年10月，基于声表面波技术的无源无线测温产品在开关柜内联调试验，发现相邻开关柜间射频信号干扰问题。 2015年3月，采用新型吸波材料成功解决相邻开关间射频信号干扰问题，系统联调成功。 目前拥有超过15 项的课题专利技术储备。,六、公司简介,学习研究,南京科睿博电气科技有限公司,南京科睿博电气科技有限公司于2015年在南京江北新区建立实体工厂。 南京科睿博电气科技有限公司专注于测温系统集成，主体电子元件的的研发，装配，和系统运行,六、公司简介,学习研究,部分研发设备,六、公司简介,学习研究,公司实景,六、公司简介,学习研究,1.常州智梭传感科技有限公司 2.中电科技德清华莹电子有限公司 3.北京中讯四方科技股份有限公司 4.中科微声（天津）传感器技术有限公司 5.北京华龙通科技有限公司 6.成都赛康信息科技有限公司 7.珠海赛迪生电气设备有限公司 8.江苏声立传感技术有限公司 9.南京科睿博电气科技有限公司 10.珠海一多,学习研究,在线温度测控新纪元从我们开始! A new era of online temperature measurement and control is beginning from us!,学习研究,