传感器在电力设备监测中的应用研究

2018-11-19沈志明

通信电源技术 2018年10期

沈志明

（江苏省江阴中等专业学校，江苏江阴 214433）

0 引言

点式光纤半导体温度传感器能对电力设备进行安全监测，在有效维护应用质量的基础上，能够借助温度传感元件约束测量过程。由于这类传感器本身的测量精度较高且原理简单，能提高操作的时效性，因此被广泛应用在电力设备监测项目中，优化温度测定分析的实际水平。

1 光纤传感器概述

光纤传感器本身具有绝缘、抗电磁干扰等特性，可以保证监测过程中的安全性，且耐腐蚀性、耐高温性质较为突出。将它应用在高直流电场中，能有效完善温度的接触式测量，且测量精度高，能建立相应的测量网络，为后续电力设备运行自动化监测工作的开展奠定基础。

在光纤温度传感技术应用过程中，国内外都将重点落在传感器研究和光纤温度管理方面，所以，光纤光栅温度传感器成为光纤温度传感技术研究项目的关键。在光纤分布式温度测量系统体系内，光纤温度传感技术研究要结合火灾预防、多点温度控制等项目进行统筹分析，但是其整体造价较高[1]。

点式光纤温度传感器在实际应用过程中，基础的测温原理是半导体吸收光谱的临界边会随着温度变化而变化，且会随之产生相应的移动，能在半导体晶片经过光强度处理工序后建立有效的变化程度分析和判定。另外，半导体介质在进行光吸收的过程中，吸收率和半导体禁带宽度有直接关系。温度出现变化后，热膨胀及温度变化会影响晶体振动状态，使得禁带的实际宽度参数发生变化，引起吸收的光谱率出现异常。

2 电力系统检测中光纤传感器系统的实现

2.1 硬件实现

电力系统中，开关柜的运行水平非常关键，技术人员要整合断路器，确保移动小车和开关柜能发挥实际价值。其中，高压开关柜本身的触头数量为6个，在上侧和下侧的三相上各分布一个，能有效提升系统运行的可靠性，并能借助触头实时监督和测定温度。因此，要在系统高压开关柜温度监测过程中完善探头和电路-信号处理设施，并做到以下几点。

第一，对光源进行选择，在自光源发出光后，经过探头的作用，透光强度会随着温度变化逐渐发生改变，借助点式光纤温度传感器就能对透射光的强度予以温度监测，保证工作得到落实。因此，技术人员在光源选择方面要约束传感器测量范围，按照吸收谱临界边温度变化进行判定，有效获取较宽的谱宽参数。需要注意，在光源波长选择方面，需结合吸收边进行充分的参数考量，将参数控制在864～908nm，以选取更加适宜的参数，为检测光强扩大及中心波长处理工作的全面开展奠定基础[3]。

第二，探头设计工作，结合传感器本身的应用结构和原理，将其应用在电力系统高压开关柜触点处理方面，对高压电缆接头进行温度测试，确保能为传感器安装工作提供基础参数。在设计探头的过程中，要分析和判定探头的体积、热平衡参数。一般会选择导热性能较好的铜材料，从而在一定程度上提高处理机制的时效性。

第三，信号处理电路设计。在传感器信号处理工作中，要结合实际要求对核心单元进行判定，有效整合单片机结构，利用高性能、低功耗的8位AVR微控制器有效判定相关参数，合理完善存储器的管控工作，为获取硬件接口电路提供保障，同时整合RISC精简指令保证结构的集成效果，为系统编程效果的优化提供保障。

2.2 软件实现

在电力设备监测体系内，结合传感器应用效率和整体应用水平，除了对硬件结构进行统筹管理外，还要完善软件系统，确保相应系统元件能够为安全监测工作的顺利开展奠定基础[4]。

第一，信号采集控制软件系统，主要是对信号进行及时性捕捉，并筛选和汇总存储信号信息，以备后续制定相应的动作指令。需要注意，信号采集处理控制系统中，要关注数据信息的真实性，得到完善的整体监督控制质量。

第二，信号滤波软件结构，主要是分析和判定滤波参数，结合相关参数判定结果的时效性，具体分析和处理相关情况。

第三，平均插值计算软件，是一款计算功能较强的软件体系，能对平均插值进行实时计算和核查，以备后续完善计算结果和数据对比分析效率。

第四，显示输出的软件结构，在所有工序结束后，要借助输出软件完成数据处理和输出。为进一步落实设备安全实时监测，要结合反馈参数提升监测过程的时效性[5]。

此外，在信息采集工作中，技术部门要将采集结构和应用体系之间的关系作为研究重点，有效完善采集流程和上机位通讯过程的合理性，并升级采集过程，确保实时性和应用效果的完整性。最重要的是，软件系统的应用要将CPU提升作为前提，在整合利用效率的基础上，对软件流程的初始化操作质量、功能处理操作指令及定时中断功能指令等进行集中分析和判定，合理性完善管控标准。

3 传感器在电力设备监测中的应用过程

在对点式光纤温度传感器进行全面分析和系统优化的基础上，将其应用在10kV高压开关柜结构中进行试用，能有效形成9点监测。在传统技术基础上进行系统校对和试验测试，将光纤传感器直接置于设备的电热恒温箱中，有效满足温控效率。实验过程中，温度从室温条件逐渐上升。操作人员要测定不同温度间隔的恒温箱温度和系数模拟输出量，有效整合温度值，完善最终的处理效果。在热电偶温度计和水银温度传感器共同作用的基础上，得出相应的温度参数。利用热电偶温度计和水银温度计检测温度后，就能将其作为恒温箱温度参考数值[6]。

实际测定工作中，为全面了解光纤温度传感器在运行过程中的时间稳定性，要注重连续测量后的数据反馈，确保能选择控温的基础条件，并在此基础上得出光纤温度传感器随时间变化形成的差异化测量结果，如图1所示。

图1 光纤温度计时间稳定性测试曲线

结合图1不难发现，在时间不断累积的背景下，测量温度存在不稳定性。结合测量信息能对温度传感器的温度漂移效果进行判定，并探究温度传感器测量精度。可见，时间的稳定性对监测过程质量具有重要意义。另外，传感器主要利用光纤技术，耐高温，能将传感器直接置于控温体系中。将温度控制在-20～125 ℃，系统也能形成常态化工作[7]。

在对系统安装的体系进行校准和测试后，要保证开关柜应用的实际水平，系统机箱安装处理过程也要对开关柜低压部分进行分析，尤其是对连接机箱和探头的光线捆扎穿管结构。要保证处理效率的时效性，就要在安装过程中确保光纤弯曲参数能满足实际要求，避免光纤搅在一起影响光纤使用率。通常测量数据参数要借助RS485串行总线建立连接关系，并且将其连接在监控室中，结合软件操作过程中积累的数据对不同点进行温度测试和分析判定，有效提升系统报警的基本水平。在传感器应用的过程中，要测量和分析高压输电电缆接头的温度，将测定监测数量控制在20个以上，并利用系统借助RS485建立监控网络，从而对系统中不同固定点进行分析和信息传递，形成监控结构。正是因为系统能对电缆体系的触点进行温度测定，若温度较高就予以报警，一定程度上可以避免事故的发生[8]。