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摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，目前高压开关柜在电力系统中已得到广泛应用，因此对开关柜进行故障诊断及状态预判就显得极其重要。对光纤光栅及无线有源两种常用的开关柜在线测温技术的原理、应用及局限性进行分析比对，介绍一种新型的基于SAW传感器的无线无源测温技术。应用该技术组成的在线监测系统可以安全、可靠、准确地获取开关柜实时温度信息，实现远程故障预警及状态监测，为保障电网的安全运行提供有力的技术支撑。
关键词：温度在线监测；光纤光栅；无线有源；无线无源
引言
就目前的情况来看，我国电网中常用的是金属铠装移开式户内安装开关柜（KYN），该种设备的优点在于结构紧凑、维修方便以及安全性高，但由于开关柜的外壳往往是全封闭的金属外壳，因其长期处于运行过程中，在高电压、大电流的作用下，开关柜无法有效散热，红外测温等技术手段的效果不佳。这种情况下，电力系统内变电站因温度过高所导致的停电事故愈发频繁，不仅对电气设备产生了严重危害，还影响到了设备的正常运行，为电力公司带来了较大的经济损失。由此可见，对高压开关柜进行温度在线监测十分必要，具体指的是其内部接头、触头等重要载流连接部位，通过实时监测，工作人员能够及时有效的发现开关柜内设备是否存在过热现象，从而做出正确的故障诊断。
1在线监测技术在高压开关柜温度监测中的重要性
高压开关柜是高压开关设备中最重要的组成部分，其不仅承担着线路的开断和关合，更在一定程度上能保障电路设备的正常运转和记录储存高压线路的运行数据。据有关资料显示，由于高压开关柜出现故障导致的电路设备的烧毁和电力系统的运行受阻造成了严重的经济损失。受技术条件的限制，虽然高压开关柜本身存在着一些质量问题，但由于温度监测技术不过关也是造成设备毁坏和供电中断的主要原因，采用在线监测技术检测高压开关柜的温度具有十分重要的作用。高压开关柜的外部由金属外壳封闭，散热性较差。设备在长期运行的过程中，受散热条件的限制，封闭于高压开关柜内部的接头、触点和母线等极容易发生老化或破损。当电流和电压处于较高的状态时，电阻温度上升的速率增大，这在一定程度上会造成热量的集中，高压开关柜内部的热量集中于某一个部件或区域，在短时间内就能造成部件或区域处于高温状态，如不及时处理，很容易引起设备的烧毁或者是更严重的火灾。设备烧毁只是经济损失，其造成的影响较小，当发生火灾时，其造成的不仅仅是设备损坏的经济损失，人员的伤亡也是时常发生的事情。因而，采取有效措施监测高压开关柜的温度有其必要性。
2高压开关柜在线温度监测技术的具体应用
2.1在线监测技术应用的现状
当前高压开关柜在电网中得到了广泛应用，其重要性不言而喻，大大提高了供电可靠性。但由于多种因素的影响，进一步加大了开关柜的停电检修难度，由此可见，对高压开关柜进行在线检测至关重要。国内外科研机构、各大院对开关柜温度在线监测技术进行了深入探究，并开展了大量的研究活动，在线温度监测技术能够有效弥补人工检测的缺陷，开关柜的监测有效性进一步提高，实际中常用的集中测温技术如下。第一种是红外成像技术。该技术利用了红外热像仪对高压开关柜进行扫描，其后生成红外图谱，工作人员通过观察了解到开关柜内的温度状况，有助于做出正确判断。第二种红外信号接触式测温技术。利用传统接触式温度传感设备，通过红外传输技术将温度信号传导出去，由接收器全面收入，再由工作人员进行解码操作，最终获取高压柜内的温度信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第三种为光纤测温。光纤测温技术主要作用于外部，高压开关柜必须装有光纤温度传感器，再通过光纤解调器进行柜内温度数据的输出。第四种为无线无源测温技术。该种技术是近几年研发出来的一种新型温度检测技术。与传统监测技术相比，该技术能够有效弥补传统光纤和有源测温系统的各方面缺陷。无线无源测温技术的核心主要是运用了声表面波（SAW）技术。其在高压开关柜中的应用有效解决了布线、传感器供电以及高低压绝缘等问题，具有安装方便、安全性高的特点。该技术基于总线的通信方式，为系统的扩展提供了较大的便利，能够实时监测并预警高压开关柜内的重要测温点，便于工作人员及时发现开关柜内存在的潜伏性隐患，为电网系统的正常运行提供了有力的技术保障。
2.2系统组成
由底层至顶层分别由现场设备层、数据传输层、监控应用层、远程终端层组成。现场设备层对应智能变电站中的过程层，主要由多个无线无源传感器组网构成，一个数据采集器负责采集多个传感器的温度信息采用无线或串口方式上送至数据传输层。数据传输层对应智能变电站中的间隔层，采集汇总多个数据采集器的上送数据，实现远方输入／输出及智能传感器的控制、通信。监控应用层对应站控层，实现全站无线测温数据的集中采集、监控、分析、存储、预警及专家诊断功能。远程终端层属于整套系统的高级应用，可以通过远程终端如手机、平板电脑等实现系统状态远程监视、告警。
2.3高压开关柜在线监测技术的改进
要解决高压开关柜内部温度过高造成的设备烧毁和引发的火灾问题，进行高压开关柜在线监测技术的研究与改进具有重要的意义。据调查，高压开关柜温度过高的原因，主要有三个方面：第一为高压开关柜的电阻损耗发热。电力系统在长期的运行过程中，设备产生的热量未及时排出柜外，当热量积聚到一定程度时，设备出现老化问题，出现老化问题后的设备，其能承受的负荷大为降低，但传送给高压开关柜的负荷并未得到相应程度的减少，通过高压开关柜的电压和电流的量值并未有明显的变化，造成电阻发热增加；第二，高压开关柜内的介质损耗发热。高压开关柜内的绝缘介质受交变电场的影响，其极点不断发生变化，极点在变化的过程中受电压和电流效应的限制，绝缘的性质降低，高压开关柜内部的设备与设备之间摩擦或碰撞造成设备漏电事故频发，在这类事故中，绝缘体受电器设备的影响，也会在一定程度上发热，绝缘体发热后又会造成其绝缘性能的进一步降低，循环往复，高压开关柜的温度便逐渐升高；第三，高压开关柜的铁损耗发热。电流在流通的过程中，受电压的影响，处于电路回路上的铁芯的磁滞和涡流相当于一个电阻，铁芯在维持电流运行的过程中，存在铁损耗的现象，其所起的电阻的作用也在一定程度上有所下降。针对高压开关柜过热现象产生的原因，现提出如下的改进措施。目前的在线监测技术存在温度值无法直观和精确显示的缺陷，影响设备正常运转的不足和设备复杂、使用范围小的问题，为解决这三类问题，需要对在线监测技术的高精度、高可靠性和成本低廉三个方面做出研究。
结语
本文针对供电系统高压开关柜高温故障问题，根据密封温度检测技术存在的不足，阐述了一种能够满足高压开关柜密封状态下对其内部元件的温度检测传感技术，即SAW无线无源温度传感技术，该技术具有准确度高、控制灵敏、结构简单、可靠性好的优势。高压供电系统的带电检测技术的不断发展，传统的停电预试检修技术将会被淘汰，被不停电检修技术所替代。SAW无线无源温度传感技术在高压供电系统的应用，在状态评估、故障监控、提高检修效率方面都有着重要意义。为供电系统的高效运行提供可靠保障，下一步该项技术在信号抗干扰能力及传输距离等方面将进行进一步完善提升，有广阔的应用前景。
参考文献
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[2]董玮玲.试议高压开关柜温度在线监测技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(14).
[3]宋梁,温秀峰.高压开关柜温度在线监测研究[J].电气开关,2012,50(3).
论文作者:陈 漫
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
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