摘要：随着社会经济的不断发展，电力系统向着高电压、高容量的方向前进着，电力系统全新的技术与设备层出不穷，电力的输送能力不断提升。然而，高压电气设备承载的高压电力负荷也让其自身的温升问题成为了威胁电网稳定的元凶，设备温度已经成为了当下电网输电设备稳定运行的重要参数。本文基于高压电气设备温升问题的原因，对无线测温系统的结构与应用进行分析，剖析其应用的优缺点并提供应用实例，为我国电力系统的稳定运行与发展提供参考。

   关键词：无线测温系统；高压电气设备；优缺点设；备检测；无线测温

   我国电力系统中的高压电气设备有着多种多样的连接点，比如隔离的开关接头、母线节点等。很多的设备由于制造或者安全过程中的质量问题会出现接触不良的问题，在使用过程中产生较大的电阻，从而出现温升问题。

1、高压电气设备温升问题的原因

   测温系统的应用离不开对温升问题产生原因的剖析。一，高压电气设备自身的质量问题和安装问题，特别是在设备螺栓的连接处，连接点是否符合标准，其紧固度是否达标都影响着电阻的强弱。很多设备连接处在安装时都会出现不平整和粗糙的问题，打磨上的不到位也会导致电阻的加大，接触不良，进而影响设备的使用使得温升问题明显。二，高压电气设备运输的过程中不注意保护，造成磕碰，导致连接点或者关键部位变形，进而造成接触不良。三，高压电气设备自身的金属表面易发生锈蚀或者氧化反应，设备表面的问题也会影响设备的接触，部分电气设备的工作环境不佳，高温、雨雪、大风的环境因素更会加速设备自身的老化，造成温升问题严重。四，外力因素影响设备连接处接触不良。很多的设备运行现场情况比较复杂，设备安装、使用、维护等各个环节也容易出现纰漏，导致很多电缆接头、隔离开关部位接触不良，温升问题严重。五，设备长期处于高荷载的压力下，高压电气设备自身承载了高压电的输送和应用，一旦电流过大超过设备的承载能力，加之电流自身的热效应作用，会让设备温度急速上升。

   在实际设备运行中，断路器、隔离开关、电缆接头、套管和母线等装置的接头处，都会出现上述五个问题。这些区域的故障问题较多且是温升问题的易发区域，在日常的巡检和维护中，工作人员应着重对其进行检查和维护。在进行设备巡视时，对装置进行温度测量，既能掌握装置在使用过程中的状况，又能及时地检测出因接触不良或负载过大而产生的热量过高。在带电状态下，因电流和热量的影响，其内部的温度高于外界属于正常的情况，但因设备本身的故障或者过大的负载而产生的热量变化需要进行密切的监测，这种温升问题会加剧设备的老化，从而降低设备的寿命，甚至可能造成设备烧毁，因此对高压电气设备应用测温系统很需要。

   在国内，采用较多的高压电力设备测温法是示温蜡片法、红外测温法、光纤测温法和无线测温系统。采用示温法和红外测温器都是手工操作，不能实时采集到的数据，而通过光纤测量，可以获得实时的测量结果，但是在高、低电压的情况下，不能隔绝环境因素，不能满足高压仪器的电气仪表规范要求，而且在柜内安装时，由于光纤不耐高温以及布线困难等问题让其安装也存在着很大的阻碍。目前已有的无线测温技术，主要是依靠当下无线传输模式，克服一次、二次环路的连接与附着问题，从而提升了高压电力使用的安全性。

2、无源供电无线测温在线监测系统的应用意义

（1）实现设备运行温度实时监测

   无源供电无线测温在线监测系统为消除电网因开关柜因过热带来的安全运行隐患提供了技术手段，解除由此造成经济危害和社会损失的可能。

（2）辅助实现设备的状态检修

   传统的检修模式，对于设备故障的维护，往往是通过定期的巡检来发现和解决，特别是对于偏远地区的维护时间和周期较长，往往不能及时解决。通过建立在线监测系统，可以对设备的状态进行实施监控和预警，更新了变电站的设备的维护模式，将更加保障设备安全稳定运行。

（3）为科学调度提供参考依据

   建立温度与负荷的关联分析模型，根据负荷情况预测温度变化趋势，为负荷控制提供决策依据。电力设备的状况可能会对整个电网的情况造成较大影响，并且能反映出电网的运行情况和负荷等。因此，对电力设备状况的研究和监控，将有助于电力系统的整体运行和辅助决策。

3、善于无源供电无线测温在线监测系统

（1）系统组成

   在线监测系统主要由温度传感器、温度采集器、测温主控终端和监控应用系统组成。温度采集器的作用是进行变电站设备刀闸、开关等接触点的温度采集，温度采集器根据需要布置在多个点位上。温度传感器将多个开关柜的多个点采集到的温度数据进行汇总，并将数据通过无线网络传输到测温主控终端，在测温主控终端上再通过监控应用系统进行数据的存储、统计、分析和预警等应用。

（2）温度传感器

   温度传感器是通过声表面波原理，在设备表面接受到信号后，利用材料的物理特性将信号转换成电信号。通过安装在设备表面的温度采集器进行温度数据的采集和温度传感器的反射波的接收，可以获得连续的、稳定的实时温度数据，为下一步的数据分析提供原始数据。

（3）温度采集器

   温度采集器和温度传感器是对应的，温度采集器负责发射射频信号，温度传感器通过无线通信负责处理该信号，并上传到主控终端。

   温度采集器的发射频率为 428~439MHz，发射信号为单频信号，不同的频率代表不同的信号。信号接收后，通过信号的放大、滤波等处理后，转换成可以识别的电信号，从而获得温度参数。

（4）测温主控终端

   测温主控终端是无源供电无线测温在线监测系统的核心设备，主控终端是对采集到的数据的后期处理，包括数据存储、数据分析和数据统计、温度告警、数据转发、参数设置及协议转换。下行通过CAN总线或无线方式与温度采集器连接，获得所连接传感器的温度信息。根据设定的参数，分析温度信息以确定是否产生告警信息；上行与主站系统的通讯采用 RS485接口，并按照一定的规约，以实现数据的传输。

（5）监控应用系统

   监测系统的应用包括系统的设备参数设定、温度信息的获取和数据的分析应用和系统预警等。这些功能往往可以作为嵌入电力系统自动化系统中，作为一个模块作为应用，也可以作为一套独立的系统，用于温度的监测和预警。这些功能都将对多台电力设备的状况监测一体化，有助于设备管理人员了解分析状况，保证设备的正常运作。

（6）系统功能设计

         1.温度显示。对于设备各点的温度实时显示，温度的发展趋势和曲线，查看分析历史记录，该显示可以通过电力系统 SCADA系统中实现，也可以通过主控终端外接的显示屏幕显示。

         2.报警功能。报警功能是通过测温主控终端的设定，按照现场管理需求，对温度界限、绝对值等进行管理，在温度超过设定值，进行预警，预警的方式包括主控终端蜂鸣预警、指示灯闪烁预警和短信息预警等。

         3.设备参数设定。设备参数的设定包括对传感器温度校准、预警温度设定、发射和接受信号的频率设定以及系统时间等功能。

         4.综合分析。综合分析功能是对设备的温度进行故障分析、历史趋势分析以及数据进行统计应用等应用功能，专家系统将为管理者提供设备故障分析结果，供参考和辅助决策。

         5.远程维护。系统的远程维护功能是对系统的故障数据分析统计结果的基础上，实现的远程运行维护，可以对设备的初始化、重启以及系统升级等。

（7）通信方式

   温度采集器：通过无线方式采集开关柜内一组传感器的温度数据，其安装位置没有特别的要求，以方便取电、走线为原则，如开关柜的仪表室。

   测温主控终端：安装在变电站主控室或其他方便与采集器进行通信的场所，提供所有站内温度采集装置与本地主站系统或远程监控系统的统一的通信接口及协议转换。

   站内各温度采集器、测温主控终端均配置无线通信模块，它们通过无线通信信道进行数据交换，变电站内无需布线。

4、应用场景