电力电源配电柜母线测温方式的原理与选择【摘要】无线测温系统是将温度传感器安装到开关柜内的带电接头触点上，在线测量该点温度后，以无线方式将数据上传，集中显示，并实现超温报警。还可与电力自动化系统连接， 用户在远端监视设备温度运行状态，系统发现设备温度异常，自动远程报警，以便及时消除 事故隐患。【关键字】配电柜无源无线 无线测温0 引言随着现代电力系统向着智能化，大机组、大容量的迅速发展，对电力系统供电可靠性的需求 越来越高。影响变电站电力系统安全运行的因素最重要方面是电气设备自身的安全运行问题。 变电站中大多数开关电源设备处于长期运行过程中，电源柜中的触点和母线排连接处等部位 因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位封闭在柜内其结果是导致热量集结加剧1， 因此时常会出现异常温升，甚至导致火灾、人身、设备事故及大面积停电，如果不对温升采 取有效的监测措施，将会危及电气设备的安全运行。1 测温技术分类在电力系统发生事故，原因中有相当一部分与过热问题有关，因此电源开关柜母线温度在线 监测问题已经成为电力系统中电源开关柜安全运行所急需解决的实际问题，这对保障电力系 统安全稳定运行具有十分重要的意义。由于开关柜长期处于运行状态，机柜内有着强大的电流和和强磁场环境，在温度测试过程中 这就要求对机柜内的温度测试需要考虑种种情况，包括，监控对象和检测仪器的隔离问题， 信号传输问题，都是难于解决的问题，因此一些常规的测温方法很难适合在高压电气设备中 得到应用，目前，母线温度检测主要有以下几种方案：采用普通的测温、红外测温、光纤测 温、色片测温、无线测温2。下面就各种测温方式进行对比介绍。1) 普通测温常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能 不能保证。这些温度传感器都需要金属导线传输信号，由于无法保证具有稳定的绝缘性能， 无法在高压开关柜内的触点上使用。2) 红外测温优点是测量范围大，准确度高，缺点是红外成像仪无法透过柜门测量内部设备，开关柜运行 时必须关闭柜门，导致红外方式无法测量，而且无法实现高压设备和温度在线检测的一体化 集成，而红外测温为非接触式测温，易受环境及周围的电磁场干扰，需人工操作。3) 光纤测温光纤温度传感器，安置在被测目标表面，如高压开关柜内的触点、母线接点、电力电缆接头 能够准确快速地测量出其表面的温度，并将测得的数据通过光纤传到测温仪主机。并且不受 高压和环境盼干扰，缺点是光纤具有易折，易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低， 且在柜内布线难度较大，造价高。4) 采用色片解决高压开关柜内触头过热温度还有个办法就是粘贴SW系列示温贴片，预先把SW示温贴 片粘贴到容易过热的触头部位，定时去查看示温贴片有没有变色，利用SW示温贴片检测电 气接头过热状态少时少力又省心，一旦过热，示温贴片即刻变色，并保存下来不褪色。日常 巡查只需目测浏览一下示温贴片是否变色即可完成繁杂费时的测温工作。缺点是测试温度不 准确，以及不能及时有效的进行对设备监控，建设初期方便，但是，使用起来不能有效的预 测温度的趋势等。5） 无线温度监测技术无线式温度在线监测装置采用无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性 和抗电磁场干扰性能，较好地解决了高压开关柜内触点运行温度不易监测的难题。无线测温 系统具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开关柜内的高压触 点上，准确测量高压触点的运行温度。无线测温系统温度传感器直接安装到带电物体的表面， 可在封闭的柜体内直接测量设备温度后，以无线方式传出。没有复杂的引线，完全绝缘，造 价低廉。从以上 5 中方式中可以看出，无线方式是最为有效的，对于电力系统来讲，安全是第一位的 而有效的安全在线检测极为常用。2 无线测温技术原理分析对于无线测温技术，一般采用先进的数字化及无线传输技术，采用2.4G ISM频段通信3,可有效穿透开关柜体缝隙，抗干扰能力强，使用方便经济。下面就无线的接受方式，传感器 取电方式上来探讨一下。接受方式分为集中接收式无线测温系统与分散式接收式测温系统，在系统结构方式上：集中 式所有站内传感器温度数据由一个接收仪接收，该接收仪直接与计算机相连，全站仅100 米 网线施工。适合新老站施工，不受开关柜通讯通道限制。采取分散单元式，安装方式，每个 开关柜安装一个接收装置，每个接收装置仅接收本开关柜内的传感器温度数据，各接收单元 再以485 总线的方式相并联，将数据传至计算机，线缆施工量大，线缆长度通常达几公里。 可靠性降低，无 485 接口预留的设备通讯困难。传感器取电及安装方式上，无线测温最主要的分支为感应取电和电池供电方式，感应取电又 称为无缘无线测温技术，其传感器表面波技术应用了晶体材料的物理特性。晶体的物理特性 的改变通过压电感应原理被自动转化成了电信号。传感器的工作原理是将射频信号发射到压 电材料的表面，然后将受到温度影响了的反射波再转回电信号而获取温度数据。音叉型传感 器使用螺钉固定在待测的开关柜触头上，镶嵌型传感器甚至可以带电安装的优点，而电池取 电，可以连续运行5 年左右，但是需要二次更换电池，更换时，需要机柜停电，可以看出， 无缘无线有其优越行性。3 无线测温技术应用实例信息机房电力配电母线测温系统中，根据上述分析，采用了 2.4G ISM频段的ZigBee无线测 温技术，系统采取了集中式结构，利用无源无线传感器测温方法，在每个配电柜中，各安装 10 个传感器，经过放在每台机柜内部的温度读入器，其天线嵌在开关柜内壁，这样可以屏蔽 外部的电波干扰。而读入器的其他部分（接收箱）则安装在开关柜的外面。读入器由单独的 电源供电，并向开关柜内发射短射频信号。在接受器中可以检测到各个温度传感器温度变化， 再通过温度无线终端传输到中心站的服务器，最终，通过系统软甲，在电脑上显示出来各温 度传感器的温度变化。4 应用效果该系统已经运行，系统运行稳定、可靠、信息传输准确。在今年夏天迎峰度夏期间，信息机 房第六个配电机母线连接处检测显示温度变化异常，检修部门及时对配电机柜进行了干预， 避免了一次事故的发生。另外，对机房配电柜的温度数据进行了收集和整理，将会对实现设 备状态检修提供决策信息。5 结束语 无源无线测温技术，不论是在安装便捷上还是技术安全上都得到了实践的检验，其稳定性和 安全性，以及其直观的测试界面得到用户的一致好评，可以肯定，这种方式的测温可以值得 推广应用。参考文献：1费万民，吕征宇，耿福江等高压开关触点和母线温度在线检测与监视系统电力系统自 动化，2004，28(3)：86_882 李泰军，肖成钢，王章启开关柜母线温度的在线监测高压电器， 200l ，37(3)：61-633 郭文元，雷颖，高良玉等高压电气设备中导电连接处温度的状态监测高压技术，1996 22(3)：33354余道松电气设备的故障监测与诊断，北京：冶金工业出版社，2001