摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)向著高電壓、高容量的方向前進著，電力系統(tǒng)全新的技術與設備層出不窮，電力的輸送能力不斷提升。然而，高壓電氣設備承載的高壓電力負荷也讓其自身的溫升問題成為了威脅電網(wǎng)穩(wěn)定的元兇，設備溫度已經(jīng)成為了當下電網(wǎng)輸電設備穩(wěn)定運行的重要參數(shù)。本文基于高壓電氣設備溫升問題的原因，對無線測溫系統(tǒng)的結構與應用進行分析，剖析其應用的優(yōu)缺點并提供應用實例，為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與發(fā)展提供參考。

   關鍵詞：無線測溫系統(tǒng)；高壓電氣設備；優(yōu)缺點設；備檢測；無線測溫

   我國電力系統(tǒng)中的高壓電氣設備有著多種多樣的連接點，比如隔離的開關接頭、母線節(jié)點等。很多的設備由于制造或者安全過程中的質量問題會出現(xiàn)接觸不良的問題，在使用過程中產(chǎn)生較大的電阻，從而出現(xiàn)溫升問題。

1、高壓電氣設備溫升問題的原因

   測溫系統(tǒng)的應用離不開對溫升問題產(chǎn)生原因的剖析。一，高壓電氣設備自身的質量問題和安裝問題，特別是在設備螺栓的連接處，連接點是否符合標準，其緊固度是否達標都影響著電阻的強弱。很多設備連接處在安裝時都會出現(xiàn)不平整和粗糙的問題，打磨上的不到位也會導致電阻的加大，接觸不良，進而影響設備的使用使得溫升問題明顯。二，高壓電氣設備運輸?shù)倪^程中不注意保護，造成磕碰，導致連接點或者關鍵部位變形，進而造成接觸不良。三，高壓電氣設備自身的金屬表面易發(fā)生銹蝕或者氧化反應，設備表面的問題也會影響設備的接觸，部分電氣設備的工作環(huán)境不佳，高溫、雨雪、大風的環(huán)境因素更會加速設備自身的老化，造成溫升問題嚴重。四，外力因素影響設備連接處接觸不良。很多的設備運行現(xiàn)場情況比較復雜，設備安裝、使用、維護等各個環(huán)節(jié)也容易出現(xiàn)紕漏，導致很多電纜接頭、隔離開關部位接觸不良，溫升問題嚴重。五，設備長期處于高荷載的壓力下，高壓電氣設備自身承載了高壓電的輸送和應用，一旦電流過大超過設備的承載能力，加之電流自身的熱效應作用，會讓設備溫度急速上升。

   在實際設備運行中，斷路器、隔離開關、電纜接頭、套管和母線等裝置的接頭處，都會出現(xiàn)上述五個問題。這些區(qū)域的故障問題較多且是溫升問題的易發(fā)區(qū)域，在日常的巡檢和維護中，工作人員應著重對其進行檢查和維護。在進行設備巡視時，對裝置進行溫度測量，既能掌握裝置在使用過程中的狀況，又能及時地檢測出因接觸不良或負載過大而產(chǎn)生的熱量過高。在帶電狀態(tài)下，因電流和熱量的影響，其內部的溫度高于外界屬于正常的情況，但因設備本身的故障或者過大的負載而產(chǎn)生的熱量變化需要進行密切的監(jiān)測，這種溫升問題會加劇設備的老化，從而降低設備的壽命，甚至可能造成設備燒毀，因此對高壓電氣設備應用測溫系統(tǒng)很需要。

   在國內，采用較多的高壓電力設備測溫法是示溫蠟片法、紅外測溫法、光纖測溫法和無線測溫系統(tǒng)。采用示溫法和紅外測溫器都是手工操作，不能實時采集到的數(shù)據(jù)，而通過光纖測量，可以獲得實時的測量結果，但是在高、低電壓的情況下，不能隔絕環(huán)境因素，不能滿足高壓儀器的電氣儀表規(guī)范要求，而且在柜內安裝時，由于光纖不耐高溫以及布線困難等問題讓其安裝也存在著很大的阻礙。目前已有的無線測溫技術，主要是依靠當下無線傳輸模式，克服一次、二次環(huán)路的連接與附著問題，從而提升了高壓電力使用的安全性。

2、無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用意義

（1）實現(xiàn)設備運行溫度實時監(jiān)測

   無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)為消除電網(wǎng)因開關柜因過熱帶來的安全運行隱患提供了技術手段，解除由此造成經(jīng)濟危害和社會損失的可能。

（2）輔助實現(xiàn)設備的狀態(tài)檢修

   傳統(tǒng)的檢修模式，對于設備故障的維護，往往是通過定期的巡檢來發(fā)現(xiàn)和解決，特別是對于偏遠地區(qū)的維護時間和周期較長，往往不能及時解決。通過建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以對設備的狀態(tài)進行實施監(jiān)控和預警，更新了變電站的設備的維護模式，將更加保障設備安全穩(wěn)定運行。

（3）為科學調度提供參考依據(jù)

   建立溫度與負荷的關聯(lián)分析模型，根據(jù)負荷情況預測溫度變化趨勢，為負荷控制提供決策依據(jù)。電力設備的狀況可能會對整個電網(wǎng)的情況造成較大影響，并且能反映出電網(wǎng)的運行情況和負荷等。因此，對電力設備狀況的研究和監(jiān)控，將有助于電力系統(tǒng)的整體運行和輔助決策。

3、善于無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)組成

   在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度采集器、測溫主控終端和監(jiān)控應用系統(tǒng)組成。溫度采集器的作用是進行變電站設備刀閘、開關等接觸點的溫度采集，溫度采集器根據(jù)需要布置在多個點位上。溫度傳感器將多個開關柜的多個點采集到的溫度數(shù)據(jù)進行匯總，并將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)綔y溫主控終端，在測溫主控終端上再通過監(jiān)控應用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的存儲、統(tǒng)計、分析和預警等應用。

（2）溫度傳感器

   溫度傳感器是通過聲表面波原理，在設備表面接受到信號后，利用材料的物理特性將信號轉換成電信號。通過安裝在設備表面的溫度采集器進行溫度數(shù)據(jù)的采集和溫度傳感器的反射波的接收，可以獲得連續(xù)的、穩(wěn)定的實時溫度數(shù)據(jù)，為下一步的數(shù)據(jù)分析提供原始數(shù)據(jù)。

（3）溫度采集器

   溫度采集器和溫度傳感器是對應的，溫度采集器負責發(fā)射射頻信號，溫度傳感器通過無線通信負責處理該信號，并上傳到主控終端。

   溫度采集器的發(fā)射頻率為 428~439MHz，發(fā)射信號為單頻信號，不同的頻率代表不同的信號。信號接收后，通過信號的放大、濾波等處理后，轉換成可以識別的電信號，從而獲得溫度參數(shù)。

（4）測溫主控終端

   測溫主控終端是無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心設備，主控終端是對采集到的數(shù)據(jù)的后期處理，包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計、溫度告警、數(shù)據(jù)轉發(fā)、參數(shù)設置及協(xié)議轉換。下行通過CAN總線或無線方式與溫度采集器連接，獲得所連接傳感器的溫度信息。根據(jù)設定的參數(shù)，分析溫度信息以確定是否產(chǎn)生告警信息；上行與主站系統(tǒng)的通訊采用 RS485接口，并按照一定的規(guī)約，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

（5）監(jiān)控應用系統(tǒng)

   監(jiān)測系統(tǒng)的應用包括系統(tǒng)的設備參數(shù)設定、溫度信息的獲取和數(shù)據(jù)的分析應用和系統(tǒng)預警等。這些功能往往可以作為嵌入電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)中，作為一個模塊作為應用，也可以作為一套獨立的系統(tǒng)，用于溫度的監(jiān)測和預警。這些功能都將對多臺電力設備的狀況監(jiān)測一體化，有助于設備管理人員了解分析狀況，保證設備的正常運作。

（6）系統(tǒng)功能設計

         1.溫度顯示。對于設備各點的溫度實時顯示，溫度的發(fā)展趨勢和曲線，查看分析歷史記錄，該顯示可以通過電力系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)中實現(xiàn)，也可以通過主控終端外接的顯示屏幕顯示。

         2.報警功能。報警功能是通過測溫主控終端的設定，按照現(xiàn)場管理需求，對溫度界限、絕對值等進行管理，在溫度超過設定值，進行預警，預警的方式包括主控終端蜂鳴預警、指示燈閃爍預警和短信息預警等。

         3.設備參數(shù)設定。設備參數(shù)的設定包括對傳感器溫度校準、預警溫度設定、發(fā)射和接受信號的頻率設定以及系統(tǒng)時間等功能。

         4.綜合分析。綜合分析功能是對設備的溫度進行故障分析、歷史趨勢分析以及數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計應用等應用功能，專家系統(tǒng)將為管理者提供設備故障分析結果，供參考和輔助決策。

         5.遠程維護。系統(tǒng)的遠程維護功能是對系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計結果的基礎上，實現(xiàn)的遠程運行維護，可以對設備的初始化、重啟以及系統(tǒng)升級等。

（7）通信方式

   溫度采集器：通過無線方式采集開關柜內一組傳感器的溫度數(shù)據(jù)，其安裝位置沒有特別的要求，以方便取電、走線為原則，如開關柜的儀表室。

   測溫主控終端：安裝在變電站主控室或其他方便與采集器進行通信的場所，提供所有站內溫度采集裝置與本地主站系統(tǒng)或遠程監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信接口及協(xié)議轉換。

   站內各溫度采集器、測溫主控終端均配置無線通信模塊，它們通過無線通信信道進行數(shù)據(jù)交換，變電站內無需布線。

4、應用場景