電力系統(tǒng)為什么要進(jìn)行測(cè)溫

電力系統(tǒng)中的一次電氣設(shè)備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線、開(kāi)關(guān)柜等電氣設(shè)備組成；其相互之間由母線、引線、電纜等連接 ,由于電流流過(guò)連接點(diǎn)必然產(chǎn)生熱量，而同時(shí)幾乎所有的電氣故障都會(huì)導(dǎo)致故障點(diǎn)溫度的變化；因此對(duì)開(kāi)關(guān)柜等電力系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的一種常規(guī)做法。多年來(lái)由于技術(shù)水平的限制使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平受到一定限制，雖然曾利用紅外測(cè)溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統(tǒng)的點(diǎn)式測(cè)溫系統(tǒng)希望解決上述問(wèn)題，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，只能進(jìn)行定期檢查，存在漏查漏報(bào)的安全隱患。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜而言，為提高開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀況，保護(hù)人員安全，如今常規(guī)的開(kāi)關(guān)柜全部為金屬密封結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫方法已經(jīng)不能適用于新的開(kāi)關(guān)柜，尤其是中置移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜，其導(dǎo)電部位在運(yùn)行時(shí)全部由絕緣材料遮擋，常規(guī)的紅外測(cè)溫手段無(wú)法對(duì)其內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，必須采用開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部測(cè)量的方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大電流開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元件運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)故障源頭，杜絕事故的發(fā)生。

接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫

對(duì)于開(kāi)關(guān)柜而言，國(guó)內(nèi)外常用的溫度測(cè)量方式有接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩種：

接觸式測(cè)溫原理：將傳感器與被測(cè)物體直接接觸，使得傳感器與被測(cè)物體保持同一溫度的測(cè)量方法為接觸式測(cè)溫法；

非接觸式測(cè)溫原理：傳感器不直接與被測(cè)物體接觸，而是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量被測(cè)設(shè)備溫度的方法為非接觸式測(cè)量方法。

紅外測(cè)溫：

紅外測(cè)溫法是典型的非直接接觸測(cè)量方法。紅外測(cè)溫法的基本依據(jù)是斯特藩一玻耳茲曼、普朗克等人的黑體輻射定律，黑體是一種理想物體，它們?cè)谙嗤臏囟认露及l(fā)出同樣的電磁波譜，而與黑體的具體成分和形狀等特性無(wú)關(guān)，物體自身紅外輻射能量的大小及其波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，通過(guò)對(duì)物體自身輻射紅外能量的測(cè)量，從而測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的基本原理。現(xiàn)在的紅外測(cè)溫儀一般都由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成，其核心是紅外探測(cè)器，它的基本原理是把入射的紅外輻射能變換成可測(cè)量的其他形式的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路按照儀器內(nèi)部的算法計(jì)算和校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值，然后在光學(xué)系統(tǒng)上顯示出被測(cè)物體溫度。

紅外測(cè)溫法始于二戰(zhàn)前后，紅外測(cè)溫技術(shù)首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，由美國(guó)德克薩蘭儀器公司開(kāi)發(fā)研制出第一代用于軍事領(lǐng)域的紅外成像裝置，稱之為紅外尋視系統(tǒng)（FLIR）。六十年代中期，瑞典 AGA 公司研制出第一套工業(yè)用的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)（THV），但存在成本高、體積大、重量重、不便于攜帶的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)對(duì)儀器的幾代改進(jìn)，1988 年推出的全功能熱像儀，將溫度的測(cè)量、修改、分析、圖像采集、存儲(chǔ)合于一體，儀器的功能、精度和可操作性都得到了顯著的提高。九十年代中期，美國(guó) FSI 公司首先研制成功由軍用技術(shù)（FPA）轉(zhuǎn)民用并商品化的紅外熱像儀（CCD），技術(shù)功能更加先進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫時(shí)只需對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像，并將上述信息存儲(chǔ)到機(jī)內(nèi)的 PC 卡上，即完成全部操作，各種參數(shù)的設(shè)定可回到室內(nèi)用軟件進(jìn)行修改和分析數(shù)據(jù)，最后直接得出檢測(cè)報(bào)告。由于技術(shù)的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的改變，取代了復(fù)雜的機(jī)械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持?jǐn)z像機(jī)一樣，單手即可方便地操作。隨后紅外測(cè)溫技術(shù)在電力行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，各種紅外測(cè)溫儀紛紛研制成功并大量投入市場(chǎng)。

紅外測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：操作方便，體積小巧，目前紅外測(cè)溫儀只需設(shè)定好參數(shù)，對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體即可立即測(cè)得物體的表面溫度，并擁有拍照和自動(dòng)尋找最高測(cè)溫點(diǎn)的功能，現(xiàn)場(chǎng)使用十分方便，從而得到了普遍的應(yīng)用，并成為很多電力行業(yè)設(shè)備測(cè)溫的主要技術(shù)手段。

紅外測(cè)溫缺點(diǎn)：只能對(duì)暴露在空氣中的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，雖然部分高校也研制出了高壓開(kāi)關(guān)柜紅外測(cè)溫系統(tǒng)，但對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)柜，紅外探頭測(cè)溫的方式容易受到開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元件對(duì)紅外輻射光路遮擋的影響，不能準(zhǔn)確測(cè)得觸頭溫度，雖然可以采取一定的校正，但紅外輻射的影響因素很多且具有時(shí)變性，無(wú)法對(duì)其一一校正，因而這種方式通用性較差，無(wú)法推廣使用，該法只適用于早期的開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)，不能適用于帶絕緣包扎的高壓開(kāi)關(guān)柜測(cè)量。

無(wú)線測(cè)溫

無(wú)線測(cè)溫法是對(duì)接觸式測(cè)溫方法的改進(jìn)，主要是為了解決測(cè)溫設(shè)備和電力系統(tǒng)高低壓隔離而產(chǎn)生的一種新型測(cè)溫方法，一般無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)通常由三部分組成：分布式測(cè)溫節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)接收器、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。分布式測(cè)溫節(jié)點(diǎn)直接安裝在需要測(cè)溫的部位，屬于接觸式測(cè)溫方法，數(shù)據(jù)接收器放置在距離開(kāi)關(guān)柜體一定距離的地方，分布式測(cè)溫節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)接收器之間采用無(wú)線通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)高壓隔離和測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的采集，解決高壓關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)運(yùn)行溫度不易被紅外測(cè)溫法監(jiān)測(cè)的難題。

無(wú)線測(cè)溫的缺點(diǎn)
無(wú)線測(cè)溫雖然較好的解決了測(cè)溫裝置的安全性問(wèn)題，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題，其中置于開(kāi)關(guān)觸頭位置處測(cè)溫裝置的工作穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)最為核心的問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中，該模塊的電源常為從電力線獲取能量的電流感應(yīng)式電源（若采用電池供電，不但需要定期更換電池，而且電池在高溫環(huán)境下和電池饋電狀態(tài)下極易發(fā)生誤報(bào)警，大大影響監(jiān)測(cè)精度），而該電源獲取能量的大小隨電力線負(fù)荷的變化而變化，其變化幅度很大，因而模塊時(shí)常會(huì)出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，針對(duì)該問(wèn)題，有人提出采用電池、減少測(cè)溫裝置功耗等方法，此種方法存在電池消耗完畢需要定期更換等問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)無(wú)線發(fā)射功率過(guò)小而受到周圍電磁干擾，導(dǎo)致測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，而更換裝置電池需要高壓開(kāi)關(guān)柜停止供電，不能滿足高壓開(kāi)關(guān)柜持續(xù)運(yùn)行的工作要求。

無(wú)源無(wú)線測(cè)溫

有些公司采用表面聲波器件做成溫度傳感器，通過(guò)天線反饋出溫度變化信息．無(wú)需給傳感器件供電，解決有源無(wú)線測(cè)溫電池引起的相關(guān)問(wèn)題，但這種器件不成熟，使用的晶體材料熱穩(wěn)定性差，價(jià)格昂貴．而且并沒(méi)有改善無(wú)線傳輸方式的信號(hào)質(zhì)量。