文 献 综 述

一、项目背景

随着电力系统正向着大电网高可靠性、高自动化水平的方向迅猛发展。对电网运行自动化、智能化的监控水平已成为国内外高度重视的关键问题。随着社会用电量的日益增加，承载着大负荷输送任务的高压电气设备如变压器、互感器、高压开关柜、室外刀闸等电力负载也在迅速增加。电网中众多高压电气设备本身、设备之间的联接点是电力输送最薄弱环节，这个薄弱环节的实质问题就是联接点发热。随着负荷的增大，导致联接点发热并形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度升温直至酿成事故。因此，电力系统不惜人力、财力，采取多种措施监测高压联接点的温升。据国家电力安全事故通报统计，我国每年仅发生在电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致^[1]。因此监测高压设备联接点温升是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。

长期以来，高压设备的联接点运行温度很难实时在线监测，这是因为这些部位都具有裸露高压，还有的是密闭空间。绝缘和抗电磁干扰在电力系统特别是在高压输电系统监测中，是经常碰到的极其关键的问题。在当前的电力系统向着 500kV 以上超高压、大负荷发展中，高压供电设备的运行温度实时监测尤为重要。

与传统常规测温方式相比，无线测温传感技术由于其高灵活性、超低功耗、安全性、准确性而广泛为人们所接受^[2]。

通常的温度测量方法因无法解决高压绝缘问题而无法使用。无线温度传感技术已成为其最佳解决方案。

本课题主要设计一个用于高压场景的无线测温系统，该系统由无线测温传感器和无线测温监测器组成，传感器和监测器之间采用无线电波进行信号传输，传感器安装在高压设备上，与接收设备之间无电气联系，因此该系统从根本上解决了高压设备接点运行温度不易实时在线监测的难题。

二、研究现状

通常用于高压供电设备的运行温度监测的方案有普通测温、红外测温、光线测温以及无源无线测温，普通测温即使用传统的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等的测温方式，需要通过金属导线来传输信号，其绝缘性不能保证。在高压设备温度检测时容易产生危险。红外测温^[3]为非接触式测温，利用通过接受测量被辐射的红外光线来确定被测物的温度，具有精度高、响应速度快、操作方便、使用寿命长等特点。很适用于运动物体和热电偶无法测量的场所测温。然而在面对高压设备的温度监测时，因为高压设备一般环境灰尘较大，红外测温探头被灰尘遮盖后，很容易受到灰尘影响而导致温度测量值发生急剧变化，常常正常的温度突然显示几百度进而报警。另外由于高压变电柜内的空间非常狭小，不利于红外测温探头的安装。光纤测温^[4]是利用光纤温度传感器进行测温，光纤温度传感器采用光导纤维传输温度信号，光导纤维具有优异的绝缘性能，能够隔离高压变电柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度，实现开关柜触点运行温度的在线监测。然而，用于隔离高压的光纤表面可能受到污染，将导致光纤沿面放电。这使得光纤测温用于室外开关设备的测温应用受到限制。无源无线^[5]测温是利用声表面波技术设计，根据温度变化引起的声表面波器件震荡频率变化来测量温度。然而由于成套系统成本较高，技术成熟度还有待验证。因而有源无线测温系统变成了第一优先选择。

三、实现方案