隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，城市輸配電線路規(guī)模迅速增加，傳統(tǒng)的輸配電主要是通過架空線形式，日積月累城市上空縱橫交錯(cuò)的各種線纜就像一張張“黑色蜘蛛網(wǎng)”，不僅影響市容，還存在安全隱患。隨著社會(huì)發(fā)展，地下電纜已逐步發(fā)展成為城市電力網(wǎng)架的主要組成部分，隨著輸電線路的入地電纜的一些安全隱患也從地上轉(zhuǎn)移到地下，對(duì)電纜線路的運(yùn)行、維護(hù)工作提出了更高的要求。

采用架空線的輸電方式，可以通過無人機(jī)巡檢或熱成像設(shè)備對(duì)線纜節(jié)點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)測，而采用地下電纜的方式上述的測溫方式就無法應(yīng)用，給地下電纜的溫度監(jiān)測帶來了盲區(qū)，隱藏的隱患點(diǎn)只有在釀成重大事故的事故才會(huì)被探知，帶來的損失也非常嚴(yán)重。因此，需要新技術(shù)解決中間電纜接頭測溫需求。

近年來，對(duì)于電纜線路運(yùn)行溫度的監(jiān)測，越來越得到國內(nèi)外用戶的重視。有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)輸電線路故障率分析結(jié)果顯示，與電纜本體相比，電纜接頭是薄弱環(huán)節(jié)，其故障率約占電纜線路故障的95%。由于電纜接頭制作、安裝、接線工藝存在多個(gè)中間環(huán)節(jié)，連接點(diǎn)接觸電阻過大，溫升加快，發(fā)熱大于散熱促使接頭的氧化膜加厚、連接松動(dòng)或開焊，進(jìn)而接觸電阻更大，溫升更快。如此惡性循環(huán)，致使接頭的絕緣層破壞，形成相間短路、對(duì)地?fù)舸┓烹娀蛑穑罱K引發(fā)電纜頭著火燒毀或爆炸事故等。因此，如能對(duì)電纜接頭處溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控將能及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期安全隱患，避免釀成較大事故。但是，由于發(fā)熱點(diǎn)在電纜接頭內(nèi)部，而電纜本身使用年限在30年左右，現(xiàn)有的熱成像、光纖技術(shù)或者帶電池的測溫技術(shù)完全無法應(yīng)用，這就給電纜頭溫度監(jiān)測帶來了技術(shù)難題。

聲表面波（SAW）是一種能量集中在表面?zhèn)鞑サ膹椥圆?，最早是由英國物理學(xué)家瑞利在19世紀(jì)80年代在地震波過程中偶然發(fā)現(xiàn)的。1965年，美國的懷特（R.M.White）和沃爾特默（F.W.Voltmer）發(fā)表題為“一種新型聲表面波聲——電轉(zhuǎn)化器”的論文，取得了聲表面波技術(shù)的關(guān)鍵性突破，能在壓電材料表面激勵(lì)聲表面波的金屬叉指換能器IDT的發(fā)明，大大加速了聲表面波技術(shù)的發(fā)展，使這門年輕的學(xué)科逐步發(fā)展成為一門新興的、聲學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的邊緣學(xué)科。

我國SAW技術(shù)開應(yīng)用發(fā)始于1970年，比西方晚了3年時(shí)間，SAW信號(hào)處理器件自20世紀(jì)70年代末實(shí)際應(yīng)用以來，現(xiàn)在已遍及軍工和民用各方面，大致是SAW信號(hào)處理器件主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，而頻率選擇和頻率控制SAW器件和SAW傳感器則都是軍民共用的器件。聲表面波傳感器是基于超聲表面波振蕩器的頻率隨著被測物理量的變化而改變,從而實(shí)現(xiàn)被測量的一種新型傳感器，聲表面波傳感器由三部分組成：聲表面波芯片、阻抗匹配電感、天線。其的核心部分為聲表面波芯片，聲表面波芯片主要是由電壓材料基片和沉淀在基片上不同功能的叉指換能器、反射柵組成。

聲表面波技術(shù)應(yīng)用于電纜接頭測溫原理

工作過程如下：

監(jiān)控平臺(tái)軟件下發(fā)溫度采集指令給測溫采集器；

測溫采集器通過測溫中繼天線發(fā)射定向查詢電磁信號(hào)；

電磁信號(hào)被安裝在電纜內(nèi)的測溫模塊天線接收并進(jìn)入到模塊芯片內(nèi)部，芯片內(nèi)部通過逆壓電效應(yīng)激發(fā)出聲表面波，聲表面波傳播過程中其頻譜特性跟當(dāng)前溫度呈現(xiàn)一定的關(guān)聯(lián)；

通過壓電效應(yīng)在傳感器內(nèi)產(chǎn)品回波電磁信號(hào)，采集器接收回波信號(hào)并進(jìn)行一系列波形分析即可識(shí)別出溫度；

溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，平臺(tái)實(shí)時(shí)采集設(shè)備溫度信息，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。

電纜內(nèi)置測溫系統(tǒng)布局

系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件的布局如上圖所示，其中測溫模塊安裝在電纜接頭內(nèi)線芯壓接點(diǎn)位置；測溫中繼天線接收端放置在接頭銅殼內(nèi)部，中繼天線線纜從銅殼灌膠孔中引出接入到測溫采集器的射頻天線口；測溫采集器通過遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)或者現(xiàn)場CT取電裝置獲取工作電源，采集器將從測溫模塊采集的數(shù)據(jù)通過RS485數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控終端平臺(tái)。根據(jù)電纜中間接頭所處的環(huán)境，可選擇通過GPRS移動(dòng)公網(wǎng)或LORA專網(wǎng)的通信方式傳輸數(shù)據(jù)。

綜上所述，采用聲表面波技術(shù)可以解決高壓電纜接頭內(nèi)置測溫需求，由于其特殊工作原理完全可以滿足和一次設(shè)備同壽命的要求。符合電力設(shè)備祥一二次融合發(fā)展的趨勢(shì)。目前已經(jīng)有多個(gè)電纜廠家完成了帶聲表面波測溫的型式試驗(yàn)，并實(shí)施了多個(gè)試點(diǎn)工程，后續(xù)將會(huì)在電力行業(yè)規(guī)模化應(yīng)用。