無源無線測溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的應(yīng)用探討

唐仕鐳

摘 要：南方電網(wǎng)某公司利用聲表面波技術(shù)制造出了與環(huán)網(wǎng)柜搭配的無源無線測溫裝置，并針對環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了傳感器。這類測溫裝置適用于各種規(guī)格的環(huán)網(wǎng)柜，測溫傳感器無需供電，也能維持長時段的穩(wěn)定運(yùn)行。借助于測溫系統(tǒng)平板天線發(fā)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(chuàng)新設(shè)計(jì)的環(huán)網(wǎng)柜測溫傳感器對工作環(huán)境的適應(yīng)性好，便于場地內(nèi)安裝，因而可靠性和穩(wěn)定性較高，能夠長時間在線工作。在安裝時，不會改變原有環(huán)網(wǎng)柜的接頭尺寸。安裝傳感器后，環(huán)網(wǎng)柜以原有工作方式正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不會影響其工作。該新測溫裝置安裝在環(huán)網(wǎng)柜后，搭配千里眼這樣的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，即使在高峰供電時期，也能為環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行提供安全保障。

關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)柜；測溫裝置；傳感器；終端線路

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.148

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)的配套建設(shè)不能及時跟上，導(dǎo)致現(xiàn)有電網(wǎng)的負(fù)荷越來越重。環(huán)網(wǎng)柜在長期使用過程中，由于設(shè)備老化、導(dǎo)體接觸不良，導(dǎo)致電纜連接處的接觸電阻變大，溫度升高。當(dāng)用電負(fù)荷過大時，會引起溫度急劇升高，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，就會引發(fā)環(huán)網(wǎng)柜故障，甚至發(fā)生爆炸等安全事故。因此，各類開關(guān)、線纜銜接的觸頭都應(yīng)設(shè)置常規(guī)的測溫裝置，防控爆炸隱患。城區(qū)夏季偏熱，在送電高峰期，環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行負(fù)荷很大，加上環(huán)網(wǎng)柜被布設(shè)于室外，長期受到高溫天氣的影響，容易出現(xiàn)各種故障威脅。如果不能及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，將會毀損環(huán)網(wǎng)柜，造成城區(qū)斷電。可見，借助測溫裝置明確環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對其安全運(yùn)行具有重要作用。

1 解析測溫機(jī)理

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

物體表層傳遞的聲表面波屬于彈性波。依照現(xiàn)有機(jī)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(zhuǎn)換器。叉指換能器依循逆壓效應(yīng)，把吸納的波形替換成某一頻次的表面波，經(jīng)由反射柵，波形被反射到達(dá)某一位置，符合諧振頻率。經(jīng)由布設(shè)的天線，電磁波將被輸送出去，變更諧振頻率。在給定范疇內(nèi)，溫度和測得的頻率顯現(xiàn)出線性關(guān)聯(lián)。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(yīng)是唯一的。諧振頻帶被細(xì)分成12個，可校準(zhǔn)傳感器，符合測溫?cái)M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(yōu)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(hù)工作量；②傳感器的絕緣性能良好，可以抵抗干擾，確保其運(yùn)行安全；③裝置體積很小，便于日常攜帶。這些優(yōu)勢使該類傳感器更適合使用母線接頭、高壓性的開關(guān)。

環(huán)網(wǎng)柜關(guān)聯(lián)著配網(wǎng)，關(guān)乎送電安全。對于銜接點(diǎn)，要測定它的精準(zhǔn)溫度，明確環(huán)網(wǎng)柜狀態(tài)，以減少高溫情形下的突發(fā)故障，排除配網(wǎng)隱患。對于連接點(diǎn)，要依循在線路徑測定其溫度?，F(xiàn)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(xiàn)爬電問題；有源測溫法主要用來排除送電中的隱患。為了優(yōu)化測溫方法，創(chuàng)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(bào)的功能，能夠提升測量總體精度，維持裝置的安全運(yùn)行。在自動化進(jìn)程中，這一測溫方法能夠保障區(qū)段電網(wǎng)的正常運(yùn)行，便于狀態(tài)檢修。

2 測溫設(shè)計(jì)的路徑

環(huán)網(wǎng)柜布設(shè)分散，在系統(tǒng)架構(gòu)下，利用成熟的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建了新的測溫體系，即無源無線式測溫裝置。測溫管理布設(shè)了傳感器、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備、測溫類的終端和監(jiān)控依托的計(jì)算機(jī)，并根據(jù)給定規(guī)程預(yù)設(shè)了常規(guī)通訊路徑，設(shè)定了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。傳感器通過辨識某一時點(diǎn)的精準(zhǔn)溫度，把它傳遞至預(yù)設(shè)的通信管控配件。管理機(jī)接納的數(shù)值再次變更，替換成規(guī)定好的信息，傳遞至監(jiān)控機(jī)。

在線狀態(tài)下的測溫管理隨時查驗(yàn)了高壓類的配件，辨別連接點(diǎn)顯示出的精準(zhǔn)溫度。管理機(jī)提升了原有的分析層次，設(shè)定了通訊管理，并依照配置文件，預(yù)設(shè)了常規(guī)算法、突發(fā)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(xiàn)狀，及時設(shè)定保護(hù)?？刂扑惴ㄌ砑恿吮貍涞难訒r，避免頻繁告警，設(shè)定了調(diào)控流程。在線測定溫度全面識別了某一配件現(xiàn)有的運(yùn)轉(zhuǎn)態(tài)勢，把它細(xì)分成常規(guī)的、非常規(guī)的雙重類別，及時提醒相關(guān)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(tài)檢修，提升了信息化程度，有利于提早查出缺陷，便于后續(xù)的預(yù)防工作。新式測溫裝置增加了查驗(yàn)數(shù)值、描畫曲線的新功能，并設(shè)定了模塊構(gòu)架。模塊十分明晰，同時彼此獨(dú)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(yùn)用

終端測溫搭配了新設(shè)備，經(jīng)由天線接收信息，查驗(yàn)環(huán)網(wǎng)柜的狀態(tài)，而后解析狀態(tài)。解析之后，再上傳信息。設(shè)定序列時，布設(shè)了多重相關(guān)頻帶，依循時分復(fù)用途徑來調(diào)配電磁波，銜接了傳感器。終端配有四重天線，輪流查驗(yàn)溫度數(shù)值。在測溫框架中，還可精準(zhǔn)調(diào)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(zhǔn)。在實(shí)際操作中，需先擬定序列寬度，然后布設(shè)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(shù)值依托的電路。初始測溫時，開關(guān)處于發(fā)射狀態(tài)，DSP調(diào)控好擬定的諧振頻率，查驗(yàn)脈沖序列。天線具有功率放大、濾波類的性能，能夠?qū)⑦@一數(shù)值傳送至傳感裝置。查驗(yàn)終結(jié)后，射頻開關(guān)被替換成接收，天線識別返回來的精準(zhǔn)電磁波。經(jīng)放大器低噪聲處理后，可得到新的波形，然后通過解調(diào)流程和采樣，得到后續(xù)的正交信號。重復(fù)如上的發(fā)射和接納流程，可查驗(yàn)現(xiàn)有的所有環(huán)網(wǎng)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(xiàn)象驗(yàn)證了線纜載流量與溫度變更的關(guān)系。

4 結(jié)束語

無源無線特有的測溫類體系布設(shè)了傳感器，將其作為中心。在此基礎(chǔ)上，布設(shè)了環(huán)網(wǎng)柜必備的測溫體系，以測定環(huán)網(wǎng)柜的溫度。通過實(shí)時測定監(jiān)控?cái)?shù)值，該測溫體系能夠辨識出線纜運(yùn)行中的安全隱患，及時報(bào)警，避免發(fā)生配件被燒毀、裝置爆炸等災(zāi)害。新式測溫體系增加了運(yùn)行路徑的完備保障，構(gòu)建了精準(zhǔn)模型和關(guān)系式，以監(jiān)控各時段的線纜發(fā)熱情況；具有實(shí)時監(jiān)測功能，可獲取更為精準(zhǔn)的載流量，提供完備的信息。

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〔編輯：王霞〕