無源無線測溫裝置在環網柜中的應用探討

唐仕鐳

摘 要：南方電網某公司利用聲表面波技術制造出了與環網柜搭配的無源無線測溫裝置，并針對環網柜的特點設計了傳感器。這類測溫裝置適用于各種規格的環網柜，測溫傳感器無需供電，也能維持長時段的穩定運行。借助于測溫系統平板天線發射的電磁波，可使傳感器通過電磁激勵獲得足夠的電能量，并無線傳輸帶有溫度信息的電磁波信號。此次創新設計的環網柜測溫傳感器對工作環境的適應性好，便于場地內安裝，因而可靠性和穩定性較高，能夠長時間在線工作。在安裝時，不會改變原有環網柜的接頭尺寸。安裝傳感器后，環網柜以原有工作方式正常運轉，不會影響其工作。該新測溫裝置安裝在環網柜后，搭配千里眼這樣的互聯網數據服務系統，即使在高峰供電時期，也能為環網柜的運行提供安全保障。

關鍵詞：環網柜；測溫裝置；傳感器；終端線路

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.148

隨著社會經濟的發展，電網的配套建設不能及時跟上，導致現有電網的負荷越來越重。環網柜在長期使用過程中，由于設備老化、導體接觸不良，導致電纜連接處的接觸電阻變大，溫度升高。當用電負荷過大時，會引起溫度急劇升高，如果不能及時發現，就會引發環網柜故障，甚至發生爆炸等安全事故。因此，各類開關、線纜銜接的觸頭都應設置常規的測溫裝置，防控爆炸隱患。城區夏季偏熱，在送電高峰期，環網柜的運行負荷很大，加上環網柜被布設于室外，長期受到高溫天氣的影響，容易出現各種故障威脅。如果不能及時發現潛在的安全隱患，將會毀損環網柜，造成城區斷電。可見，借助測溫裝置明確環網柜的運轉狀態對其安全運行具有重要作用。

1 解析測溫機理

無源無線測溫裝置依循的是測溫的常用機理，它整合了路徑之內的傳感器、測溫搭配的終端。傳感器辨識發送過來的測溫類數值后，接納了電磁波，然后發出同一頻次的相同波形。測溫終端包括查詢傳感器、接納數值和后續解析必備的傳感器。返回波形序列，解析可得的溫度數值將被上傳。

物體表層傳遞的聲表面波屬于彈性波。依照現有機理，波形測定可分成諧振類裝置和延遲類傳感器。其中，諧振類傳感器配有反射柵、天線和成套的轉換器。叉指換能器依循逆壓效應，把吸納的波形替換成某一頻次的表面波，經由反射柵，波形被反射到達某一位置，符合諧振頻率。經由布設的天線，電磁波將被輸送出去，變更諧振頻率。在給定范疇內，溫度和測得的頻率顯現出線性關聯。通過辨識波形頻率，可以得知溫度。

傳感器與本體的諧振頻帶相搭配，它應是唯一的。諧振頻帶被細分成12個，可校準傳感器，符合測溫擬定的流程。對比常用的傳感器，無源無線這類新傳感器具有以下優勢：①不必搭配電源，減少了送電隱患，省去了巡檢步驟，降低了線纜的日常維護工作量；②傳感器的絕緣性能良好，可以抵抗干擾，確保其運行安全；③裝置體積很小，便于日常攜帶。這些優勢使該類傳感器更適合使用母線接頭、高壓性的開關。

環網柜關聯著配網，關乎送電安全。對于銜接點，要測定它的精準溫度，明確環網柜狀態，以減少高溫情形下的突發故障，排除配網隱患。對于連接點，要依循在線路徑測定其溫度。現有測溫方法主要有蠟片測溫、紅外測溫、光纖測溫和有源測溫。其中，蠟片和紅外測溫法不可測定各時段的在線溫度；光纖測溫法常被局限于偏窄空間，容易出現爬電問題；有源測溫法主要用來排除送電中的隱患。為了優化測溫方法，創建了無源無線這一新的測溫方法。

無源無線測溫法更適合在線測定，識別漸變溫度，具有在突變情形下及時警報的功能，能夠提升測量總體精度，維持裝置的安全運行。在自動化進程中，這一測溫方法能夠保障區段電網的正常運行，便于狀態檢修。

2 測溫設計的路徑

環網柜布設分散，在系統架構下，利用成熟的GPRS無線網絡創建了新的測溫體系，即無源無線式測溫裝置。測溫管理布設了傳感器、網絡內的設備、測溫類的終端和監控依托的計算機，并根據給定規程預設了常規通訊路徑，設定了GPRS無線網絡。傳感器通過辨識某一時點的精準溫度，把它傳遞至預設的通信管控配件。管理機接納的數值再次變更，替換成規定好的信息，傳遞至監控機。

在線狀態下的測溫管理隨時查驗了高壓類的配件，辨別連接點顯示出的精準溫度。管理機提升了原有的分析層次，設定了通訊管理，并依照配置文件，預設了常規算法、突發故障情形下的告警算法和閾值特有的算法。通過顯示告警現狀，及時設定保護。控制算法添加了必備的延時，避免頻繁告警，設定了調控流程。在線測定溫度全面識別了某一配件現有的運轉態勢，把它細分成常規的、非常規的雙重類別，及時提醒相關人員修理。

該測溫裝置還變更了舊式路徑下的定時防控，改為狀態檢修，提升了信息化程度，有利于提早查出缺陷，便于后續的預防工作。新式測溫裝置增加了查驗數值、描畫曲線的新功能，并設定了模塊構架。模塊十分明晰，同時彼此獨立，便于延展固有的框架。測溫裝置安裝如圖1所示。

3 新式測溫裝置的運用

終端測溫搭配了新設備，經由天線接收信息，查驗環網柜的狀態，而后解析狀態。解析之后，再上傳信息。設定序列時，布設了多重相關頻帶，依循時分復用途徑來調配電磁波，銜接了傳感器。終端配有四重天線，輪流查驗溫度數值。在測溫框架中，還可精準調制序列。序列提升了辨識率，頻率變得更高，日常測溫更為精準。在實際操作中，需先擬定序列寬度，然后布設序列。

終端線路安裝的硬件包括激勵射頻、DSP配件和解析性電路。體系的核心為射頻激勵裝置、解析和接納數值依托的電路。初始測溫時，開關處于發射狀態，DSP調控好擬定的諧振頻率，查驗脈沖序列。天線具有功率放大、濾波類的性能，能夠將這一數值傳送至傳感裝置。查驗終結后，射頻開關被替換成接收，天線識別返回來的精準電磁波。經放大器低噪聲處理后，可得到新的波形，然后通過解調流程和采樣，得到后續的正交信號。重復如上的發射和接納流程，可查驗現有的所有環網柜。例如，從某一天凌晨起，溫度開始降低，直至凌晨5時，溫度降到最低，此后，溫度開始升高，到22時升到最高。該現象驗證了線纜載流量與溫度變更的關系。

4 結束語

無源無線特有的測溫類體系布設了傳感器，將其作為中心。在此基礎上，布設了環網柜必備的測溫體系，以測定環網柜的溫度。通過實時測定監控數值，該測溫體系能夠辨識出線纜運行中的安全隱患，及時報警，避免發生配件被燒毀、裝置爆炸等災害。新式測溫體系增加了運行路徑的完備保障，構建了精準模型和關系式，以監控各時段的線纜發熱情況；具有實時監測功能，可獲取更為精準的載流量，提供完備的信息。

參考文獻

[1]霍富強，雷振鋒，路進升.環網柜無源無線測溫管理系統設計[J].科學技術與工程，2013（25）：7516-7520.

[2]孟艷清，趙宏偉，鄒育霖.基于ARM的開關柜智能監控裝置研究[J].高壓電器，2014（03）：29-35，43.

[3]季洪獻.采用聲表面波技術的高壓開關柜實時測溫系統研究[J].機電信息，2014（18）：141-142.

[4]丁志強，趙東升，吳田.基于RFID技術的配電網運維技術探索與應用[J].智能電網，2015（02）：175-181.

[5]王振宇.一種應用于環網柜測溫的寬帶陣列天線的設計[J].低碳世界，2015（01）：32-33.

〔編輯：王霞〕