基于開關柜聲表面波測溫技術

文/徐敏 顧晨

1 測溫裝置的分類及現狀

1.1 紅外測溫

紅外測溫是一種非接觸的測溫方式，其主要的工作原理就是黑體輻射定律。該技術主要是通過紅外線光束照射的方式，對于被測物體進行溫度測量。在電力領域中，開關柜是非常重要的組成結構部分，因為內部結構組成比較復雜，光束也會被其他的元器件所遮擋，不會直接照射到被測的接點表面上，也就不能準確的確定被測物體的溫度參數，即使出現錯誤后也不能有效的進行溫度校正，通用性比較差，并且傳感器與采集裝置之間應該設置導線聯結，該結構在正常工作的過程中容易受到電磁干擾的影響。在早期的開關柜中，這種方式應用比較普遍，而這種測溫方式并不應用到金屬全封閉開關柜中，效果和質量都比較差。

1.2 無線測溫

開關柜中應用的無線測溫系統主要包括顯示儀、傳感器、后臺管理等多個部分，可以在多種使用條件下進行開關柜的溫度檢測，并且進行全面的監測，使得管理人員能夠及時準確的掌握系統的溫度情況，掌握設備運行狀態。在進行測溫處理之后，可以將溫度參數以無線的形式直接傳輸該測溫通信的終端系統。這種方式的主要特點就是安全性高、準確性高且可以靈活操作，并且能耗比較低，成本非常高，能夠使用到多種環境中。將系統的分散式溫度傳感器直接安裝到測溫點的結構上，無線測溫裝置會直接安裝到開關柜上，然后通過無線通信的方式，有效的隔離高電壓涌入，確保應用更加的安全和穩定。但是該系統也存在明顯缺陷，那就是溫度傳感器需要合理的設置獨立電源裝置，要應用電池進行供電，后期維護管理成本比較高，而傳感器的安裝也是不同的，所以當前主要應用到高壓開關柜的測溫。

1.3 光纖測溫

科學技術高速發展的背景之下，光纖測溫技術也逐步的發展，因為該技術具備非常高的水平和優勢所以被大量的應用到實踐中，極大的促進了當前電力領域的發展。光纖測溫具備較高的絕緣性，也不會說到電力系統的強磁場干擾影響，測溫探頭的體積比較小，能夠在空間比較小的區域內完成測溫，耐高溫、數據精確度高等是其主要優勢。該技術可以應用到測量位置上，也不會給開關柜的性能產生直接的影響，技術相對比較成熟。因為光纖測溫技術具備其他測溫裝置所不能企及的優勢，所以被大量的應用，尤其是高溫開關柜中，而該技術的缺陷則是成本比較高。

2 測溫裝置的主要特點

2.1 非接觸式測溫技術無法達到測溫工作的需要

當前我國所應用的開關柜主要是KYN、XGN、氣體絕緣、固體絕緣等組成結構，一般接觸位置上被包裹而導致溫度測量無法順利進行，這就要工作人員對于設備來進行溫度測量，以保證正常工作的需要。

2.2 溫度傳感器的絕緣

因為設備往往是帶電工作的，同時也屬于高壓用電設備，測溫傳感器應該裝到測溫點的位置上，而采集模塊會直接安裝到柜體的儀表門上，傳感器與采集器中間存在高電壓，所以應該根據實際情況采取必要的絕緣處理措施，以避免高壓進入到低壓設備中，如果因為絕緣性能較差或者絕緣距離不足，會導致短路故障的出現，進而影響系統的安全、穩定運行。

2.3 溫度傳感器的絕緣

開關柜部件屬于全封閉的金屬結構形式，在正常工作中內部溫度相對來說比較高，并且系統需要承載比較大的電流，容易導致渦流或者強磁場的存在。此外，變電站結構內分布著比較復雜的磁場，也會給測溫裝置產生比較大的電磁干擾影響，這就需要測溫裝置能夠有效的抵抗這些外部干擾情況，從而可以確保溫度測量數據達到精確度與準確性的要求，確保系統可以正常的運行。

2.4 適應高壓柜運行環境

光纖測溫系統因為結構性能比較強，且具備比較強的抗干擾能力，所以能夠應用到不同的環境中，尤其是高壓柜的運行，不僅不會受到柜內環境的影響，還會保證溫度測量數據更加的準確，消除外部環境的影響，這是其他測溫裝置所不具備的。因此，對于很多運行環境比較苛刻的高壓柜運行條件，該測溫技術是首選，是其他設備所不能具備的功能。

3 聲表面波測溫系統驗證部署

科學技術高速發展之下，人類社會有了很大的進步，行業領導人員將 SAW 聲表面波技術全部應用到當前的電網測溫領域中，同時也在 應用當前比較先進的射頻技術與嵌入技術，綜合多種技術之后，研發成功一種非常新穎的測溫系統，該系統具備其他技術所不具備的優勢，可以滿足多種使用環境，測量效果和質量也比較高。首先，測溫傳感器在運行階段并不需要進行后續的維護與保養，還能夠利用無線傳輸技術使得整個工作場地更加的簡單、簡潔。采用合理的電力設備配套基礎設施，能夠有效的解決當前電力測量系統中的一些難題，可以更好的促進我國電力系統領域的發展和進步。這種先進的聲波測溫技術中安裝有傳感器、無線傳輸、監控系統等，各個部分都是非常重要的，不能存在任何故障問題。在系統安裝環節，應該準確的掌握高壓開關柜的各項技術資料，結合實際情況制定出切實可行的安裝方案，保證后續安裝施工可以順利進行。要不斷的增強安全生產意識，全面的提高安全生產水平，從而可以有效的預防事故的發生。

（1）在現場安裝施工前，需要準備好各項技術設備，然后在溫度傳感器安裝的過程中，應該嚴格執行設計方案，尤其是開關柜結構，確保該過程不會存在任何的問題。

（2）安裝施工結束后，要對整個系統進行全面的檢查，如果發現存在安全隱患都要立即清除，以保證系統安全、穩定的運行。

4 聲波測溫系統功能及技術指標

新研發投入使用的以聲波技術為基礎的無源無線溫度在線監測技術，可以隨時隨地掌握在線溫度參數，可以有效的保證系統可以安全穩定的運行，無線傳輸并不會給高壓絕緣系統產生任何影響，也能夠有效的消除有線“爬電”的問題出現；傳感器可以達到完全無源，不帶電池、免維護，不會因為系統結構和空間產生不利的影響。具體參數如下所示：

（1）傳感器：溫度感應器，結構部分主要應用的是SAW諧振器，頻率為432～442 MHz；

（2）讀取器：可以實現信號的發射與采集，發射功率：1 m；

（3）傳感器的測量溫度可以達到-25～125℃范圍內，精度為±2℃；

（4）傳感器裝置可以在-50～200 °C溫度范圍內工作，不會給設備產生任何的影響；

（5）材料標準：美國機械工程師協會（American Society of Mechanical Engineers，ASME），電氣標準：國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）；

（6）系統的各項功能和指標都能夠達到歐洲的EEx de IIC T4標準的要求。

5 結束語

綜上所述，經濟與社會高速發展之下，電力領域中對于開關柜的溫度檢測有著更高的要求，同時也受到各大電力企業的充分重視，在未來發展中，還需要全面提升監測技術水平，可以提升電力設備運行的安全性和穩定性，給社會各界提供更加充足的電力能源，積極促進經濟與社會的全面發展，推動社會不斷進步。