電力系統為什么要進(jìn)行測溫

電力系統中的一次電氣設備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線(xiàn)、開(kāi)關(guān)柜等電氣設備組成；其相互之間由母線(xiàn)、引線(xiàn)、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 )導致故障點(diǎn)溫度的變化；因此對開(kāi)關(guān)柜等電力系統中的設備進(jìn)行溫度監控，是及時(shí)發(fā)現故障的一種常規做法。多年來(lái)由于技術(shù)水平的限制使電力系統安全運行水平受到一定限制，雖然曾利用紅外測溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統的點(diǎn)式測溫系統希望解決上述問(wèn)題，但無(wú)法實(shí)現實(shí)時(shí)監測，只能進(jìn)行定期檢查，存在漏查漏報的安全隱患。對于開(kāi)關(guān)柜而言，為提高開(kāi)關(guān)柜運行狀況，保護人員安全，如今常規的開(kāi)關(guān)柜全部為金屬密封結構，傳統的開(kāi)關(guān)柜測溫方法已經(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，其導電部位在運行時(shí)全部由絕緣材料遮擋，常規的紅外測溫手段無(wú)法對其內部設備進(jìn)行測量，必須采用開(kāi)關(guān)柜內部測量的方法，實(shí)時(shí)監測大電流開(kāi)關(guān)柜內部元件運行情況，及早發(fā)現故障源頭，杜絕事故的發(fā)生。

接觸式測溫和非接觸式測溫

對于開(kāi)關(guān)柜而言，國內外常用的溫度測量方式有接觸式測溫和非接觸式測溫兩種：

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

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

紅外測溫：

紅外測溫法是典型的非直接接觸測量方法。紅外測溫法的基本依據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，它們在相同的溫度下都發(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(cháng)的分布與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的關(guān)系，通過(guò)對物體自身輻射紅外能量的測量，從而測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的基本原理?，F在的紅外測溫儀一般都由光學(xué)系統、紅外探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成，其核心是紅外探測器，它的基本原理是把入射的紅外輻射能變換成可測量的其他形式的電信號，該信號經(jīng)過(guò)放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法計算和校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值，然后在光學(xué)系統上顯示出被測物體溫度。

紅外測溫法始于二戰前后，紅外測溫技術(shù)首先應用于軍事領(lǐng)域，由美國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(chēng)之為紅外尋視系統（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（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)對儀器的幾代改進(jìn)，1988 年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，儀器的功能、精度和可操作性都得到了顯著(zhù)的提高。九十年代中期，美國 FSI 公司首先研制成功由軍用技術(shù)（FPA）轉民用并商品化的紅外熱像儀（CCD），技術(shù)功能更加先進(jìn)，現場(chǎng)測溫時(shí)只需對準目標攝取圖像，并將上述信息存儲到機內的 PC 卡上，即完成全部操作，各種參數的設定可回到室內用軟件進(jìn)行修改和分析數據，最后直接得出檢測報告。由于技術(shù)的改進(jìn)和結構的改變，取代了復雜的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。隨后紅外測溫技術(shù)在電力行業(yè)得到了較為廣泛的應用，各種紅外測溫儀紛紛研制成功并大量投入市場(chǎng)。

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

紅外測溫缺點(diǎn)：只能對暴露在空氣中的設備進(jìn)行測量，雖然部分高校也研制出了高壓開(kāi)關(guān)柜紅外測溫系統，但對于高壓開(kāi)關(guān)柜，紅外探頭測溫的方式容易受到開(kāi)關(guān)柜內部元件對紅外輻射光路遮擋的影響，不能準確測得觸頭溫度，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)柜結構，不能適用于帶絕緣包扎的高壓開(kāi)關(guān)柜測量。

無(wú)線(xiàn)測溫

無(wú)線(xiàn)測溫法是對接觸式測溫方法的改進(jìn)，主要是為了解決測溫設備和電力系統高低壓隔離而產(chǎn)生的一種新型測溫方法，一般無(wú)線(xiàn)測溫系統通常由三部分組成：分布式測溫節點(diǎn)、數據接收器、后臺數據處理系統。分布式測溫節點(diǎn)直接安裝在需要測溫的部位，屬于接觸式測溫方法，數據接收器放置在距離開(kāi)關(guān)柜體一定距離的地方，分布式測溫節點(diǎn)與數據接收器之間采用無(wú)線(xiàn)通訊方式進(jìn)行數據的傳輸，從而實(shí)現高壓隔離和測溫數據的采集，解決高壓關(guān)柜內觸點(diǎn)運行溫度不易被紅外測溫法監測的難題。

無(wú)線(xiàn)測溫的缺點(diǎn)
無(wú)線(xiàn)測溫雖然較好的解決了測溫裝置的安全性問(wèn)題，但在實(shí)際應用中也存在一些問(wèn)題，其中置于開(kāi)關(guān)觸頭位置處測溫裝置的工作穩定性問(wèn)題是一個(gè)最為核心的問(wèn)題，在實(shí)際應用中，該模塊的電源常為從電力線(xiàn)獲取能量的電流感應式電源（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)生誤報警，大大影響監測精度），而該電源獲取能量的大小隨電力線(xiàn)負荷的變化而變化，其變化幅度很大，因而模塊時(shí)常會(huì )出現供電不足的現象，針對該問(wèn)題，有人提出采用電池、減少測溫裝置功耗等方法，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(xiàn)發(fā)射功率過(guò)小而受到周?chē)姶鸥蓴_，導致測溫數據傳輸出現錯誤，而更換裝置電池需要高壓開(kāi)關(guān)柜停止供電，不能滿(mǎn)足高壓開(kāi)關(guān)柜持續運行的工作要求。

無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫

有些公司采用表面聲波器件做成溫度傳感器，通過(guò)天線(xiàn)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(xiàn)測溫電池引起的相關(guān)問(wèn)題，但這種器件不成熟，使用的晶體材料熱穩定性差，價(jià)格昂貴．而且并沒(méi)有改善無(wú)線(xiàn)傳輸方式的信號質(zhì)量。