无源无线测温装置在环网柜中的应用探讨

唐仕镭

摘 要：南方电网某公司利用声表面波技术制造出了与环网柜搭配的无源无线测温装置，并针对环网柜的特点设计了传感器。这类测温装置适用于各种规格的环网柜，测温传感器无需供电，也能维持长时段的稳定运行。借助于测温系统平板天线发射的电磁波，可使传感器通过电磁激励获得足够的电能量，并无线传输带有温度信息的电磁波信号。此次创新设计的环网柜测温传感器对工作环境的适应性好，便于场地内安装，因而可靠性和稳定性较高，能够长时间在线工作。在安装时，不会改变原有环网柜的接头尺寸。安装传感器后，环网柜以原有工作方式正常运转，不会影响其工作。该新测温装置安装在环网柜后，搭配千里眼这样的互联网数据服务系统，即使在高峰供电时期，也能为环网柜的运行提供安全保障。

关键词：环网柜；测温装置；传感器；终端线路

中图分类号：TM591 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.148

随着社会经济的发展，电网的配套建设不能及时跟上，导致现有电网的负荷越来越重。环网柜在长期使用过程中，由于设备老化、导体接触不良，导致电缆连接处的接触电阻变大，温度升高。当用电负荷过大时，会引起温度急剧升高，如果不能及时发现，就会引发环网柜故障，甚至发生爆炸等安全事故。因此，各类开关、线缆衔接的触头都应设置常规的测温装置，防控爆炸隐患。城区夏季偏热，在送电高峰期，环网柜的运行负荷很大，加上环网柜被布设于室外，长期受到高温天气的影响，容易出现各种故障威胁。如果不能及时发现潜在的安全隐患，将会毁损环网柜，造成城区断电。可见，借助测温装置明确环网柜的运转状态对其安全运行具有重要作用。

1 解析测温机理

无源无线测温装置依循的是测温的常用机理，它整合了路径之内的传感器、测温搭配的终端。传感器辨识发送过来的测温类数值后，接纳了电磁波，然后发出同一频次的相同波形。测温终端包括查询传感器、接纳数值和后续解析必备的传感器。返回波形序列，解析可得的温度数值将被上传。

物体表层传递的声表面波属于弹性波。依照现有机理，波形测定可分成谐振类装置和延迟类传感器。其中，谐振类传感器配有反射栅、天线和成套的转换器。叉指换能器依循逆压效应，把吸纳的波形替换成某一频次的表面波，经由反射栅，波形被反射到达某一位置，符合谐振频率。经由布设的天线，电磁波将被输送出去，变更谐振频率。在给定范畴内，温度和测得的频率显现出线性关联。通过辨识波形频率，可以得知温度。

传感器与本体的谐振频带相搭配，它应是唯一的。谐振频带被细分成12个，可校准传感器，符合测温拟定的流程。对比常用的传感器，无源无线这类新传感器具有以下优势：①不必搭配电源，减少了送电隐患，省去了巡检步骤，降低了线缆的日常维护工作量；②传感器的绝缘性能良好，可以抵抗干扰，确保其运行安全；③装置体积很小，便于日常携带。这些优势使该类传感器更适合使用母线接头、高压性的开关。

环网柜关联着配网，关乎送电安全。对于衔接点，要测定它的精准温度，明确环网柜状态，以减少高温情形下的突发故障，排除配网隐患。对于连接点，要依循在线路径测定其温度。现有测温方法主要有蜡片测温、红外测温、光纤测温和有源测温。其中，蜡片和红外测温法不可测定各时段的在线温度；光纤测温法常被局限于偏窄空间，容易出现爬电问题；有源测温法主要用来排除送电中的隐患。为了优化测温方法，创建了无源无线这一新的测温方法。

无源无线测温法更适合在线测定，识别渐变温度，具有在突变情形下及时警报的功能，能够提升测量总体精度，维持装置的安全运行。在自动化进程中，这一测温方法能够保障区段电网的正常运行，便于状态检修。

2 测温设计的路径

环网柜布设分散，在系统架构下，利用成熟的GPRS无线网络创建了新的测温体系，即无源无线式测温装置。测温管理布设了传感器、网络内的设备、测温类的终端和监控依托的计算机，并根据给定规程预设了常规通讯路径，设定了GPRS无线网络。传感器通过辨识某一时点的精准温度，把它传递至预设的通信管控配件。管理机接纳的数值再次变更，替换成规定好的信息，传递至监控机。

在线状态下的测温管理随时查验了高压类的配件，辨别连接点显示出的精准温度。管理机提升了原有的分析层次，设定了通讯管理，并依照配置文件，预设了常规算法、突发故障情形下的告警算法和阈值特有的算法。通过显示告警现状，及时设定保护。控制算法添加了必备的延时，避免频繁告警，设定了调控流程。在线测定温度全面识别了某一配件现有的运转态势，把它细分成常规的、非常规的双重类别，及时提醒相关人员修理。

该测温装置还变更了旧式路径下的定时防控，改为状态检修，提升了信息化程度，有利于提早查出缺陷，便于后续的预防工作。新式测温装置增加了查验数值、描画曲线的新功能，并设定了模块构架。模块十分明晰，同时彼此独立，便于延展固有的框架。测温装置安装如图1所示。

3 新式测温装置的运用

终端测温搭配了新设备，经由天线接收信息，查验环网柜的状态，而后解析状态。解析之后，再上传信息。设定序列时，布设了多重相关频带，依循时分复用途径来调配电磁波，衔接了传感器。终端配有四重天线，轮流查验温度数值。在测温框架中，还可精准调制序列。序列提升了辨识率，频率变得更高，日常测温更为精准。在实际操作中，需先拟定序列宽度，然后布设序列。

终端线路安装的硬件包括激励射频、DSP配件和解析性电路。体系的核心为射频激励装置、解析和接纳数值依托的电路。初始测温时，开关处于发射状态，DSP调控好拟定的谐振频率，查验脉冲序列。天线具有功率放大、滤波类的性能，能够将这一数值传送至传感装置。查验终结后，射频开关被替换成接收，天线识别返回来的精准电磁波。经放大器低噪声处理后，可得到新的波形，然后通过解调流程和采样，得到后续的正交信号。重复如上的发射和接纳流程，可查验现有的所有环网柜。例如，从某一天凌晨起，温度开始降低，直至凌晨5时，温度降到最低，此后，温度开始升高，到22时升到最高。该现象验证了线缆载流量与温度变更的关系。

4 结束语

无源无线特有的测温类体系布设了传感器，将其作为中心。在此基础上，布设了环网柜必备的测温体系，以测定环网柜的温度。通过实时测定监控数值，该测温体系能够辨识出线缆运行中的安全隐患，及时报警，避免发生配件被烧毁、装置爆炸等灾害。新式测温体系增加了运行路径的完备保障，构建了精准模型和关系式，以监控各时段的线缆发热情况；具有实时监测功能，可获取更为精准的载流量，提供完备的信息。

参考文献

[1]霍富强，雷振锋，路进升.环网柜无源无线测温管理系统设计[J].科学技术与工程，2013（25）：7516-7520.

[2]孟艳清，赵宏伟，邹育霖.基于ARM的开关柜智能监控装置研究[J].高压电器，2014（03）：29-35，43.

[3]季洪献.采用声表面波技术的高压开关柜实时测温系统研究[J].机电信息，2014（18）：141-142.

[4]丁志强，赵东升，吴田.基于RFID技术的配电网运维技术探索与应用[J].智能电网，2015（02）：175-181.

[5]王振宇.一种应用于环网柜测温的宽带阵列天线的设计[J].低碳世界，2015（01）：32-33.

〔编辑：王霞〕