声表面波测温技术在风电场中应用

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1、第37卷第7期华电技术Vo1．37No．72015年7月HuadianTechnologyJu1．2015声表面波测温技术在风电场中的应用高敏，高金明(华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州450015)摘要：为了避免高压电器设备的开关触点在长期运行过程中发生火灾事故，提出了一种基于声表面波的测温技术，分析了该测温技术与传统测温技术的不同点，介绍了声表面波的测温原理并形成了完整的无源无线测温系统。系统应用于某风电场变频器柜内温度的测量，运行情况良好，能够实时、准确地测量柜内各测点的温度。关键词：声表面波；无源无线测温系统；风机

2、变频器；抗电磁干扰中图分类号：TM83文献标志码：B文章编号：1674—1951(2015)07—0068—03用电存在安全隐患，使用有源无线传感器时供电问0引言题难以解决。风电场中，温度是风力发电机设备运行的关键(4)安装空间小。变频器内元器件排布紧密，参数，长期运行过程中，变频器和开关柜的母排连接在不改动变频器原有结构的基础上，可安装第三方处、高压出线处、电缆接头等开断接触点由于老化、元器件的空间很小。表面氧化、连接不紧密、接触电阻过大而发热，这些目前，用于风机变频器的测温方法包括红外测发热无法在运行过程中发现，最终导致

3、火灾事故的温以及无线测温。发生，因此，在线测温非常有助于风电场风机设备的(1)红外测温。红外测温为非接触式测温方安全运行。目前常用的高压设备在线测温方式包含式，常用红外测温仪测量温度，适用于人工巡检，由红外测温、光纤测温和有源无线测温3种，这些测温于红外测温使用灵活，现已成为检测风电场各高压方式在安全性、实用性、稳定性和实时性等方面均存设备温度的重要手段。红外测温仪的缺点是体积在一定缺陷。最常用的有源无线温度传感技术是将大，成本高，抗电磁干扰能力弱，测量精度与距离有温度数字化，然后通过无线的方式传输信号¨J，该关，不能准确把

4、握测量精度，并且红外测温不能绕过技术使用的传感器尺寸较大，需要经常更换电池，系遮挡物，无法准确测量变频器内关键部位的温度。统维护成本高且存在一定的安全隐患。本文提出了(2)无线测温。目前，风电场的无线测温大多一种基于声表面波(SAW)技术的无线无源测温采用有源无线测温系统，该系统传感器需要电池技术，并将该技术应用于风电场风机变频器的温度供电或小型电流互感器(CT)取能供电。电池供电在线监测，系统运行状况良好，能够安全、稳定地测寿命有限，需经常更换电池，并且设备运行温度过高量变频器关键部件的精确温度，并有效解决了传统时，电池存

5、在爆炸隐患；而小cT供电是通过感应高测温技术的安全性、可靠性、稳定性、实用性等方面压母线上的交变电流取得电能，接头较小时传感器的问题。供电不足，接头较大时小CT易被烧坏。总之，目前常用的有源无线测温系统安装在变频器内，给变频1目前风机变频器测温方案器的正常工作带来了较大的安全隐患。由于风电场风机地域分布广以及环境特殊等原2声表面波测温技术概述因，风电场风机变频器测温存在以下几个难点。(1)电磁干扰强。电场电压高达几万伏，变频2．1声表面波技术简介器内高次谐波较多，存在较强的电磁干扰。声表面波是一种能量集中于固体表面的弹性(2

6、)数据传输距离远。风电场风机设备分布区波，沿着固体半空间表面传输，又称为表面声波。声域较广，风机的监控数据需要远程传输至集控中心，表面波技术特点如下j。最远的风机距离集控中心达10km左右。(1)波长极短，器件尺寸小。在电磁波领域内，(3)传感器与外界完全隔离。变频器内布线、采用电磁波原理的器件尺寸与电磁波的波长成正比，而声表面波的波长仅为普通电磁波波长的十万收稿日期：2014—11—18；修回日期：2015一O5—25分之一，所以应用声表面波技术所生产器件的尺寸