摘要：介紹了熱缺陷檢測系統(tǒng)的技術(shù)原理、功能。對內(nèi)蒙古某變電站35 kV開關(guān)柜熱缺陷檢測系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析,將測溫傳感器安裝到帶電物體表面,直接測量帶電物體的溫度,能夠在設(shè)計距離內(nèi)通過非接觸手段獲得監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對高壓開關(guān)柜中斷路器觸頭和電纜接頭溫度的實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)的應(yīng)用可有效監(jiān)測并預(yù)警開關(guān)柜的發(fā)熱故障,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

近年來，內(nèi)蒙古電網(wǎng)的高壓開關(guān)柜在高負(fù)荷運(yùn)行過程中，局部過熱、超溫等現(xiàn)象時有發(fā)生，導(dǎo)致運(yùn)行中高壓開關(guān)柜故障。部分故障是因開關(guān)柜本身存在質(zhì)量問題引起的，更主要的原因在于針對高壓開關(guān)柜的監(jiān)測缺乏有效的手段。

目前，內(nèi)蒙古電網(wǎng)內(nèi)各供電局和發(fā)電企業(yè)對高壓開關(guān)柜的檢測大多基于人工巡檢，采用手持式紅外測溫儀獲取開關(guān)柜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。由于密閉式高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，元件間互有遮擋，紅外測溫儀往往無法測得準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，且人工方法不能實(shí)現(xiàn)及時監(jiān)測和提前預(yù)警，一旦出現(xiàn)問題將引起設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞和停電事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。

1 高壓開關(guān)柜測溫方式

1.1 現(xiàn)有的測溫方式

針對人工巡檢的不足，各科研院所和生產(chǎn)廠家開發(fā)了一系列新型的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測裝置，一定程度上克服了人工巡檢的弱點(diǎn)。根據(jù)測溫原理，大致可以分為以下幾類。

1.1.1 傳統(tǒng)接觸式測溫

采用傳統(tǒng)的接觸式溫度傳感器（熱電偶、集成溫度傳感器等）測溫，傳感器信號處理電路安裝在高壓母線上，電源通過感應(yīng)線圈從高壓母線獲得，通過金屬導(dǎo)線傳輸信號。

1.1.2 紅外探頭測溫

在開關(guān)柜柜體安裝若干紅外測溫探頭，通過接收電觸頭的紅外輻射信號來確定其溫度。

1.1.3 光纖測溫

在電觸頭表面貼裝光纖溫度傳感器，通過光纜連接到安裝于柜體的光纖解調(diào)器，由光纖解調(diào)器輸出對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。

1.1.4 無線測溫

基于無線測溫的熱缺陷檢測系統(tǒng)集計算機(jī)、通信、抗電磁干擾、數(shù)字傳感及工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)于一體，系統(tǒng)由無線溫度傳感器（探頭）、測溫通信終端、測溫工作站及測溫管理中心組成（見圖1）。

圖1 開關(guān)柜熱缺陷檢測系統(tǒng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)將無線溫度傳感器直接安裝在高壓觸點(diǎn)上，通過無線傳輸技術(shù)將信號傳送至無線接收終端，接收裝置經(jīng)信號處理解碼后將溫度數(shù)據(jù)傳送至主控計算機(jī)管理裝置進(jìn)行分析處理。管理裝置自動生成監(jiān)測點(diǎn)指定時間段的溫度變化趨勢、歷史事件統(tǒng)計以及所需的曲線圖和數(shù)據(jù)表，供運(yùn)行人員參考分析。

1.2 測溫方法比較分析

與熱缺陷檢測系統(tǒng)相比，其他幾種測溫方式具有以下的局限性。

（1）傳統(tǒng)接觸式測溫方式需要將溫度檢測器和獲取電源的感應(yīng)線圈安裝于高壓母線上，溫度傳感器需要金屬導(dǎo)線傳輸信號，開關(guān)柜內(nèi)部空間狹小，安裝較為困難，且有可能減小開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣凈距，無法保證絕緣性能的穩(wěn)定，因此不能在高壓開關(guān)柜內(nèi)的觸點(diǎn)和電纜接頭上使用。

（2）紅外探頭測溫方式容易受開關(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，不適用于配電裝置的在線測溫。

（3）光纖測溫方式目前應(yīng)用較多，光纖式溫度測量儀采用光纖傳遞信號，光纖具有易折、易斷、不耐高溫的缺點(diǎn)，在柜內(nèi)布線難度較大，且造價較高，施工和檢修困難，不適用于配電柜內(nèi)裝置測溫。

2 熱缺陷檢測系統(tǒng)的工作原理

2.1 無線溫度傳感器（探頭）

每個溫度探頭具有唯一的ID 號，無線傳感器發(fā)送被監(jiān)測點(diǎn)溫度的同時，也傳輸自身的ID 號，通過控制單元完成溫度探頭地址數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的發(fā)射輸出。傳感器與測溫終端之間采用無線連接，在復(fù)雜的高壓環(huán)境下不需增加額外線路，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，也減少了對設(shè)備安全運(yùn)行的影響。

2.2 無線接收終端

接收終端總體結(jié)構(gòu)見圖2 所示，主要包括無線接收模塊、控制模塊和電源模塊3 部分。其中無線接收模塊主要用于接收溫度探頭的無線發(fā)送數(shù)據(jù)；控制模塊主要用于完成數(shù)據(jù)接收、狀態(tài)管理、參數(shù)配置和數(shù)據(jù)更新等功能； 電源模塊主要負(fù)責(zé)將220 V交流電轉(zhuǎn)換為+9 V 直流電，分別給無線接收模塊和控制模塊供電。另外，為了消除高壓開關(guān)柜在事故發(fā)生瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)烈干擾，必須在各環(huán)節(jié)的設(shè)計中增加抗干擾措施。

圖2 接收終端結(jié)構(gòu)

（1）變電站干擾信號的主要干擾信道在20kHz~30 MHz, 系統(tǒng)需避開這一頻帶的頻率，采用ISM 頻段作為工作頻率進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳送。

（2）為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，在通信碼流中增加校驗(yàn)碼。