無線無源測溫應用領域
電網安全生產不僅是一個龐大而復雜的系統工程,而且是電力公司乃至全社會改革、發展和穩定的基礎,也是未來我國乃至全世界智能電網發展的重中之重。國務院于2006年2月發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》和國家電網于4月19日發布《國家電網公司綠色發展白皮書》等一系列重要文件中,智能電網安全保障已經納入國家重大優先發展和著手實施的主題。
電力設備安全可靠性是超大規模輸配電和電網安全保障的重要環節,尤其我國正處于經濟快速增長時期,國家電網的電力供電負荷日益增加,在持續擴大供電同時給電網電器設備帶來一系列的安全問題。為盡可能的避免各類電力事故,電力設備安全運營實時監控的任務迫在眉睫。
電網設備中的觸頭和接頭的電網安全的一個重要隱患。現有統計結果表明,故障其主要發生在如下位置:
1、 開關柜中動、靜觸頭故障。開關柜作為一種廣泛運用的電力設備,開關柜是輸配電系統中的重要設備,承擔著開斷和關合電力線路、線路故障保護、監測運行電量數據的重要作用。開關設備因高壓斷路器動、靜觸頭接觸不良,加上長期的大電流、觸頭老化等因素易致其接觸電阻增大,從而導致長時間發熱、觸頭溫升過高甚至最終發生高壓柜燒毀故障。
2、 電纜接頭故障。隨著運行時間的延長、壓接頭的松動、絕緣老化、以及局部放電、高壓泄漏等,將引起發熱和溫度的升高,溫度的升高將使這些狀況進一步惡化,這將促使溫度進一步提升,這一惡性循環的結果就引發短路放炮,甚至火災。 目前對于開關柜接頭觸點的溫度監測尚沒有有效方法解決,作為監測的替代方式,通常采用效率低且代價高的人工紅外探測巡檢方式,實時溫度監控成為目前智能電網的一大難題。
通常故障發生在如圖所示位置:
為解決這一難題,目前我國和世界上諸多機構進行了相關研究探索。從傳輸角度來說,包括有線和無線數據傳輸方式。
熱敏電阻/點偶的方式缺點在于無法無線無源,即使采用無線發送模塊,在電網的磁場、電場和熱場復雜情況下,抗干擾能力弱而無法正常工作。 采用光纖方式進行溫度檢測,其缺點在于光纖屬于有線方式,會破壞既有設備構架,而且高壓情況下還會出現漏電、爬電隱患。 紅外成像的方法在變電站套管、避雷器、母線等設備的溫度監測中應用較多,但由于高壓開關柜內部結構復雜,元件互相遮擋較多,通過紅外圖譜間接獲取溫度數據其準確性不能滿足要求,對紅外圖譜的計算機識別技術水平還不能替代人工識別,自動化程度不高,同時紅外熱像儀的成本較高,不利于推廣使用。 通過壓電原理開發的聲表面波溫度(Surface Acoustic Wave,SAW)傳感器,是采用壓電接觸式探測溫度和無線讀取方式,精度高(無線工作模式情況下±0.1℃),可分布式,成本低,同時又因為有微妙級信號延遲而抗干擾能力強,因而成為新一代開關柜、電纜接頭的溫度檢測方法。
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