電力系統(tǒng)為什么要進行測溫

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 ,由于電流流過連接點必然產(chǎn)生熱量，而同時幾乎所有的電氣故障都會導(dǎo)致故障點溫度的變化；因此對開關(guān)柜等電力系統(tǒng)中的設(shè)備進行溫度監(jiān)控，是及時發(fā)現(xiàn)故障的一種常規(guī)做法。多年來由于技術(shù)水平的限制使電力系統(tǒng)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(tǒng)的點式測溫系統(tǒng)希望解決上述問題，但無法實現(xiàn)實時監(jiān)測，只能進行定期檢查，存在漏查漏報的安全隱患。對于開關(guān)柜而言，為提高開關(guān)柜運行狀況，保護人員安全，如今常規(guī)的開關(guān)柜全部為金屬密封結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的開關(guān)柜測溫方法已經(jīng)不能適用于新的開關(guān)柜，尤其是中置移開式開關(guān)柜，其導(dǎo)電部位在運行時全部由絕緣材料遮擋，常規(guī)的紅外測溫手段無法對其內(nèi)部設(shè)備進行測量，必須采用開關(guān)柜內(nèi)部測量的方法，實時監(jiān)測大電流開關(guān)柜內(nèi)部元件運行情況，及早發(fā)現(xiàn)故障源頭，杜絕事故的發(fā)生。

接觸式測溫和非接觸式測溫

對于開關(guān)柜而言，國內(nèi)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，而是通過熱輻射原理來測量被測設(shè)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(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關(guān)，物體自身紅外輻射能量的大小及其波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，通過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(jù)的基本原理。現(xiàn)在的紅外測溫儀一般都由光學(xué)系統(tǒng)、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)過放大器和信號處理電路按照儀器內(nèi)部的算法計算和校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值，然后在光學(xué)系統(tǒng)上顯示出被測物體溫度。

紅外測溫法始于二戰(zhàn)前后，紅外測溫技術(shù)首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，由美國德克薩蘭儀器公司開發(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)用的實時成像系統(tǒng)（THV），但存在成本高、體積大、重量重、不便于攜帶的特點，經(jīng)過對儀器的幾代改進，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(zhuǎn)民用并商品化的紅外熱像儀（CCD），技術(shù)功能更加先進，現(xiàn)場測溫時只需對準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像，并將上述信息存儲到機內(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)用軟件進行修改和分析數(shù)據(jù)，最后直接得出檢測報告。由于技術(shù)的改進和結(jié)構(gòu)的改變，取代了復(fù)雜的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持?jǐn)z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(yīng)用，各種紅外測溫儀紛紛研制成功并大量投入市場。

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

紅外測溫缺點：只能對暴露在空氣中的設(shè)備進行測量，雖然部分高校也研制出了高壓開關(guān)柜紅外測溫系統(tǒng)，但對于高壓開關(guān)柜，紅外探頭測溫的方式容易受到開關(guān)柜內(nèi)部元件對紅外輻射光路遮擋的影響，不能準(zhǔn)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變性，無法對其一一校正，因而這種方式通用性較差，無法推廣使用，該法只適用于早期的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)，不能適用于帶絕緣包扎的高壓開關(guān)柜測量。

無線測溫

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

無線測溫的缺點
無線測溫雖然較好的解決了測溫裝置的安全性問題，但在實際應(yīng)用中也存在一些問題，其中置于開關(guān)觸頭位置處測溫裝置的工作穩(wěn)定性問題是一個最為核心的問題，在實際應(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)生誤報警，大大影響監(jiān)測精度），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，因而模塊時常會出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，針對該問題，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題，同時還會帶來無線發(fā)射功率過小而受到周圍電磁干擾，導(dǎo)致測溫數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤，而更換裝置電池需要高壓開關(guān)柜停止供電，不能滿足高壓開關(guān)柜持續(xù)運行的工作要求。

無源無線測溫

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