基于开关柜声表面波测温技术

文/徐敏 顾晨

1 测温装置的分类及现状

1.1 红外测温

红外测温是一种非接触的测温方式，其主要的工作原理就是黑体辐射定律。该技术主要是通过红外线光束照射的方式，对于被测物体进行温度测量。在电力领域中，开关柜是非常重要的组成结构部分，因为内部结构组成比较复杂，光束也会被其他的元器件所遮挡，不会直接照射到被测的接点表面上，也就不能准确的确定被测物体的温度参数，即使出现错误后也不能有效的进行温度校正，通用性比较差，并且传感器与采集装置之间应该设置导线联结，该结构在正常工作的过程中容易受到电磁干扰的影响。在早期的开关柜中，这种方式应用比较普遍，而这种测温方式并不应用到金属全封闭开关柜中，效果和质量都比较差。

1.2 无线测温

开关柜中应用的无线测温系统主要包括显示仪、传感器、后台管理等多个部分，可以在多种使用条件下进行开关柜的温度检测，并且进行全面的监测，使得管理人员能够及时准确的掌握系统的温度情况，掌握设备运行状态。在进行测温处理之后，可以将温度参数以无线的形式直接传输该测温通信的终端系统。这种方式的主要特点就是安全性高、准确性高且可以灵活操作，并且能耗比较低，成本非常高，能够使用到多种环境中。将系统的分散式温度传感器直接安装到测温点的结构上，无线测温装置会直接安装到开关柜上，然后通过无线通信的方式，有效的隔离高电压涌入，确保应用更加的安全和稳定。但是该系统也存在明显缺陷，那就是温度传感器需要合理的设置独立电源装置，要应用电池进行供电，后期维护管理成本比较高，而传感器的安装也是不同的，所以当前主要应用到高压开关柜的测温。

1.3 光纤测温

科学技术高速发展的背景之下，光纤测温技术也逐步的发展，因为该技术具备非常高的水平和优势所以被大量的应用到实践中，极大的促进了当前电力领域的发展。光纤测温具备较高的绝缘性，也不会说到电力系统的强磁场干扰影响，测温探头的体积比较小，能够在空间比较小的区域内完成测温，耐高温、数据精确度高等是其主要优势。该技术可以应用到测量位置上，也不会给开关柜的性能产生直接的影响，技术相对比较成熟。因为光纤测温技术具备其他测温装置所不能企及的优势，所以被大量的应用，尤其是高温开关柜中，而该技术的缺陷则是成本比较高。

2 测温装置的主要特点

2.1 非接触式测温技术无法达到测温工作的需要

当前我国所应用的开关柜主要是KYN、XGN、气体绝缘、固体绝缘等组成结构，一般接触位置上被包裹而导致温度测量无法顺利进行，这就要工作人员对于设备来进行温度测量，以保证正常工作的需要。

2.2 温度传感器的绝缘

因为设备往往是带电工作的，同时也属于高压用电设备，测温传感器应该装到测温点的位置上，而采集模块会直接安装到柜体的仪表门上，传感器与采集器中间存在高电压，所以应该根据实际情况采取必要的绝缘处理措施，以避免高压进入到低压设备中，如果因为绝缘性能较差或者绝缘距离不足，会导致短路故障的出现，进而影响系统的安全、稳定运行。

2.3 温度传感器的绝缘

开关柜部件属于全封闭的金属结构形式，在正常工作中内部温度相对来说比较高，并且系统需要承载比较大的电流，容易导致涡流或者强磁场的存在。此外，变电站结构内分布着比较复杂的磁场，也会给测温装置产生比较大的电磁干扰影响，这就需要测温装置能够有效的抵抗这些外部干扰情况，从而可以确保温度测量数据达到精确度与准确性的要求，确保系统可以正常的运行。

2.4 适应高压柜运行环境

光纤测温系统因为结构性能比较强，且具备比较强的抗干扰能力，所以能够应用到不同的环境中，尤其是高压柜的运行，不仅不会受到柜内环境的影响，还会保证温度测量数据更加的准确，消除外部环境的影响，这是其他测温装置所不具备的。因此，对于很多运行环境比较苛刻的高压柜运行条件，该测温技术是首选，是其他设备所不能具备的功能。

3 声表面波测温系统验证部署

科学技术高速发展之下，人类社会有了很大的进步，行业领导人员将 SAW 声表面波技术全部应用到当前的电网测温领域中，同时也在 应用当前比较先进的射频技术与嵌入技术，综合多种技术之后，研发成功一种非常新颖的测温系统，该系统具备其他技术所不具备的优势，可以满足多种使用环境，测量效果和质量也比较高。首先，测温传感器在运行阶段并不需要进行后续的维护与保养，还能够利用无线传输技术使得整个工作场地更加的简单、简洁。采用合理的电力设备配套基础设施，能够有效的解决当前电力测量系统中的一些难题，可以更好的促进我国电力系统领域的发展和进步。这种先进的声波测温技术中安装有传感器、无线传输、监控系统等，各个部分都是非常重要的，不能存在任何故障问题。在系统安装环节，应该准确的掌握高压开关柜的各项技术资料，结合实际情况制定出切实可行的安装方案，保证后续安装施工可以顺利进行。要不断的增强安全生产意识，全面的提高安全生产水平，从而可以有效的预防事故的发生。

（1）在现场安装施工前，需要准备好各项技术设备，然后在温度传感器安装的过程中，应该严格执行设计方案，尤其是开关柜结构，确保该过程不会存在任何的问题。

（2）安装施工结束后，要对整个系统进行全面的检查，如果发现存在安全隐患都要立即清除，以保证系统安全、稳定的运行。

4 声波测温系统功能及技术指标

新研发投入使用的以声波技术为基础的无源无线温度在线监测技术，可以随时随地掌握在线温度参数，可以有效的保证系统可以安全稳定的运行，无线传输并不会给高压绝缘系统产生任何影响，也能够有效的消除有线“爬电”的问题出现；传感器可以达到完全无源，不带电池、免维护，不会因为系统结构和空间产生不利的影响。具体参数如下所示：

（1）传感器：温度感应器，结构部分主要应用的是SAW谐振器，频率为432～442 MHz；

（2）读取器：可以实现信号的发射与采集，发射功率：1 m；

（3）传感器的测量温度可以达到-25～125℃范围内，精度为±2℃；

（4）传感器装置可以在-50～200 °C温度范围内工作，不会给设备产生任何的影响；

（5）材料标准：美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers，ASME），电气标准：国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）；

（6）系统的各项功能和指标都能够达到欧洲的EEx de IIC T4标准的要求。

5 结束语

综上所述，经济与社会高速发展之下，电力领域中对于开关柜的温度检测有着更高的要求，同时也受到各大电力企业的充分重视，在未来发展中，还需要全面提升监测技术水平，可以提升电力设备运行的安全性和稳定性，给社会各界提供更加充足的电力能源，积极促进经济与社会的全面发展，推动社会不断进步。