高压开关柜温度在线监测技术

摘要：高压开关柜主要负责电力系统中线路的开断和关合，随着我国电力系统的发展，高压开关柜的地位越来越重要。对高压开关柜温度的在线监测，不仅能提高设备运行的安全性，更能维护整个电力系统的正常运行。目前，我国对高压开关柜的监测仍采用人工技术，但在其存在与发展的过程中暴露出了一系列的问题，使用在线监测技术监测高压开关柜的温度具有十分重要的作用。本文将从高压开关柜温度在线监测的重要性入手，探究高压开关柜在线监测技术的具体应用。

关键词：高压开关柜；温度；在线监测技术

中图分类号：TM591 文献标识码： A

引言

电力系统是我国经济发展的动力，其不仅能为我国工业的发展提供照明和动力支持，更是我国人民日常生活必不可少的元素。高压开关柜是我国电力系统的重要组成部分，对其温度的在线监测与研究不仅可以保障设备本身的安全，更能在一定程度上维护电力系统的正常运行。

一、监测系统的构成和工作原理

高压开关柜接头温度在线监测系统由光纤光栅传感系统、光纤光栅调试系统和光信号传输三部分组成。该系统使用光纤进行信号的输送，使用光纤光栅作为温度传感探头，而系统的信息采集和处理主要由高速、多路的光电处理主机完成，而系统的控制中心主要使用工程控制机。而系统的温度传感器光纤光栅的作用，是利用了光纤的光敏属性，通过紫外光曝光的方式将入射光纤光栅的图样输入到纤芯，而在芯内发生了折射率变化，从而就形成了空间的相位光栅，它的作用相当于窄带的反射滤波器。而宽带光源发射的光通过光纤输送到光纤光栅，而光栅就反射成窄带光。该系统设计中光纤光栅的温度检测系统中，调试系统是本系统的核心，主要由F-P控制器组成的可调谐滤波器以及信号处理控制模块和电光探测器构成。然后利用耦合器的引导光纤光栅发射光将信号引导进入光纤F-P滤波器，这时，只有满足若干条件波长的光才能起到干涉的效果，并且产生的相干极大。而通过扫描电压的作用力使得电陶瓷PZT发生了物理伸缩运动，因此改变了滤波器的F-P腔长度，这样就能改变透过滤波器的波长。而在调谐控制电压的作用力下，导通频带可以扫描整个光栅反射光谱，当导通中心波长和光纤光栅的反射波长一致时，探测器就能以最大功率工作。而光进入电光探测器后就转成电信号，这时的电信号相当于光纤光栅发射光的中心波长，此时也正对应待测的温度。最后数据处理将温度传输到工程监控机的显示屏。

二、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。

三、高压开关设备在线测温技术综述

1、红外线测温技术

红外线测温技术是一种典型的非接触式测温方法，一般使用红外探测仪进行测量，由于温度大于绝对零度（-237.15℃）的物体都会向外发射红外线，经过信号捕捉装置采光镜采样，再对信号进行放大分析显示，可以很方便的检测出被测物体的表面温度。但是红外线测温技术的准确度不高，测得温度容易受周边环境影响，同时由于高压开关设备内器件大多被绝缘部件包围，故被测元件的准确温度难以测量。

2、无线测温技术

无线测温技术彻底解决了高低压隔离与绝缘困难的问题，该技术通过被安放在高压开关柜内各位置的测温单元检测实时温度，然后采用无线波将温度信息传送给距离较远的接收装置，可以较准确的测量元件的温度。但由于柜内常通过大电流，电流的磁效应使得周边环境的电磁场十分复杂，影响数据的传输可靠性，一般要采用严格的校验措施。

3、光纤光栅测温技术

光纤材料的出现促使光纤传感技术迅速发展，采用光波作为信号载体，光纤作为传输介质，进行信号的传递，可靠性有了巨大提高。光栅作为一种反射式滤波器见，可以将照射进来的紫外线进行布拉格反射，布拉格波长对温度比较敏感，通过接收端分析布拉格波长可以得到柜内元件的温度。

4、在线测温技术对比

三种在线测温技术的对比如表1所示：

四、高压开关柜在线温度监测技术在应用的过程中存在的问题

上文中提到的温度在线技术虽然能弥补人工测温过程中存在的不足，但是受技术条件的限制，这三类温度在线技术在实际的测量过程中存在或多或少的问题，归纳起来，主要有以下几个方面：第一，红外图谱只是对高压开关柜温度状态的显示，其柜内的实际温度数值并无法有精确或直观的显示；第二，红外信号接触式测温技术借助的温度传感设备不仅在一定程度上造成柜内设备的拥挤，更可能影响设备的正常运转；第三，光纤测温技术在进行高压开关柜内的温度在线监测的过程中，由于设备较为复杂，其在具体的使用中应用范围较小。

五、高压开关柜在线监测技术的改进

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。满足上述三个条件的高压开关柜在线温度监测技术的设计思路如下。

1、高压开关柜在线温度监测的状态监测

为满足高压开关柜成本低廉的特征，工作人员在设计在线温度监测技术的过程中，可以将多台高压开关柜进行串联，采用数字温度传感器检测各台高压开关柜的运行温度，并将监测到的各台开关柜的温度值进行比较，并对在不同时期内的同一台高压开关柜的温度进行比较，对其中存在温度异样的高压开关柜进行检测，查找故障发生的原因。数字温度传感器在进行柜体温度监测的过程中，能对柜体的温度进行直观且精确的反应。将串联的高压开关柜与集控中心的设备相连，通过集控中心对高压开关柜温度数字的统计，分析温度数值的变化，并采取相应的措施。数字传感器的使用，实现了温度在线监测的精确性；设备串联的使用和温度值的横向与纵向比较，运用高压开关柜监测高压开关柜的温度，能在一定程度上节约设备的成本；集控中心对在线监测技术的控制，改进在高压开关柜内安装设备的方法，避免了造成设备内部拥挤或碰撞的问题，对提高设备的运行效率和增强设备运行的可靠性具有十分重要的作用。

2、在线温度监测技术的完善

实现了高压开关柜监测温度的精确性、可靠性和廉价性的设计，实现监测的自动化便是脱离人工监测的主要手段。对在线温度监测的自动监测需要做好以下几个方面的工作：第一，对预警系统的设计。对预警系统的设计应采取信号灯和声音警报的同步预警。第二，对设备状态的维护。工作人员应对高压开关柜进行定期或不定期的维修与保养，延长设备的使用寿命。

结束语

综上所述，高压开关柜在我国电力系统的运行中起着十分重要的作用，实现高压开关柜的在线温度监测不仅有利于提高设备的运行效率，保证设备运行的安全，更能在一定程度上实现电力系统的正常供电，对我国工业的生产和人民的生活均有着十分重要的作用。

参考文献

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