摘要：電力在目前的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)里所占的比例越來(lái)越高，電力的正常持續(xù)供應(yīng)對(duì)社會(huì)正常生活秩序的影響程度不斷增強(qiáng)，因而對(duì)供電設(shè)備的可靠性的要求也越來(lái)越高。電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵電氣設(shè)施的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)的有效保障，為了有效防范供電系統(tǒng)因溫升引發(fā)的停電、火災(zāi)事故，要根據(jù)變電站里不同類型的設(shè)備實(shí)施有針對(duì)性地溫度監(jiān)控措施。

關(guān)鍵詞：變電站；電力設(shè)備；溫度監(jiān)控

1. 變電站電氣設(shè)備溫度監(jiān)控的目的

變電站電氣設(shè)備溫度監(jiān)控的目的是要保證溫度監(jiān)控裝置的電子元器件及整個(gè)設(shè)備能安全正常地工作在規(guī)定的熱環(huán)境下。正確選擇冷卻方法，對(duì)提高溫度監(jiān)控裝置的熱可靠性至關(guān)重要。做好溫度監(jiān)控裝置的溫度控制，可以提高溫度監(jiān)控裝置的運(yùn)行可靠性，減少設(shè)備故障率，防范設(shè)備在惡劣的熱環(huán)境下因工作時(shí)內(nèi)部熱量的積聚無(wú)法控制而減少設(shè)備壽命，為電力設(shè)備的長(zhǎng)期安全運(yùn)行提供可靠保障。若不進(jìn)行合理的熱控制，必將影響測(cè)控裝置在運(yùn)行中電子元器件的熱可靠性和穩(wěn)定性。在控制溫度監(jiān)控裝置的運(yùn)行溫度的同時(shí)，還可以及時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行環(huán)境，掌握裝置的運(yùn)行狀態(tài)，也為開(kāi)展繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修提供溫度監(jiān)控裝置靜態(tài)運(yùn)行的狀態(tài)資料。

在電網(wǎng)的日益擴(kuò)大過(guò)程中，變電站內(nèi)的設(shè)備如隔離開(kāi)關(guān)觸頭、母線排過(guò)渡點(diǎn)、電力電纜進(jìn)出線因接頭接觸不良引起發(fā)熱時(shí)，會(huì)造成接頭處絕緣老化引發(fā)事故。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，絕緣劣化故障的漸變過(guò)程也同時(shí)伴隨著故障點(diǎn)異常發(fā)熱，具體表現(xiàn)為故障點(diǎn)溫度異常升高。通過(guò)測(cè)量設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)觸頭以及電纜終端接頭的溫度來(lái)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高運(yùn)行可靠性和自動(dòng)化程度具有非常重要的意義。

2.變電站電氣設(shè)備溫度監(jiān)控意義

電力系統(tǒng)溫度監(jiān)控裝置內(nèi)部包含了液晶元件、半導(dǎo)體集成電路器件等電子部件。通常，電子器件只能被動(dòng)適應(yīng)環(huán)境溫度，有一定的允許運(yùn)行環(huán)境溫度范圍，商用半導(dǎo)體器件的結(jié)溫極限約為。工作期間結(jié)溫越低，器件的可靠性就越高。過(guò)高的運(yùn)行環(huán)境溫度對(duì)電子器件工作穩(wěn)定性降低有很大影響。研究表明溫度增加后，會(huì)出現(xiàn)材料軟化、化學(xué)分解和老化、設(shè)備過(guò)熱等問(wèn)題。溫度過(guò)高會(huì)造成絕緣性能下降，機(jī)械強(qiáng)度降低，接觸電阻增加的情況，使電子設(shè)備的可靠性大大降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子元件的溫度在正常工作溫度水平上降低其故障可減少，若增加—，則故障率提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子設(shè)備的失效率有是因?yàn)闇囟瘸^(guò)規(guī)定值引起的。

在變電站，母排、隔離幵關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)柜、斷路器、電纜之間一般都采用插頭連接、這些一次設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，線夾頭以及連接插頭等部位容易因制造、運(yùn)輸、安裝不良及老化引起接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱，如果這些發(fā)熱部位的溫度無(wú)法監(jiān)測(cè)，得不到及時(shí)檢修，則最終會(huì)可能發(fā)生觸頭升溫過(guò)高甚至導(dǎo)致燒毀設(shè)備的火災(zāi)事故發(fā)生。近年來(lái)，在很多變電站都發(fā)生過(guò)刀闡和電纜頭過(guò)熱事故，造成火災(zāi)和大面積停電事故。一旦出現(xiàn)故障停電，首先給人民群眾生活帶來(lái)不便，干擾了企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)；其次給供電公司造成較大損失；再者變電站內(nèi)幵關(guān)柜、母排、電纜的分接頭眾多，呈網(wǎng)狀及封閉結(jié)構(gòu)，查找故障隱患非常困難，會(huì)浪費(fèi)大量的人力，物力。

3.當(dāng)前國(guó)電氣設(shè)備的溫度監(jiān)控研究現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用分布和集中相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，配電線路的保護(hù)裝置和測(cè)控單元分散安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置則采用集中組屏的形式。溫度監(jiān)控裝置是通過(guò)電子器件實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制功能的，因而對(duì)工作溫度有較高要求。目前我國(guó)主流的溫度監(jiān)控裝置均無(wú)單獨(dú)對(duì)裝置自身的溫度控制進(jìn)行設(shè)計(jì)通常的做法是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的初始設(shè)計(jì)階段選用具有良好耐熱特性的元器件，并不讓元器件工作在技術(shù)參數(shù)的極限值附近；為一些溫度過(guò)高的芯片增加散熱器或者在溫度過(guò)高的區(qū)域利用殼體表面來(lái)散熱。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，由于抗電磁干擾、裝置防塵、提高機(jī)械強(qiáng)度等方面的考慮，許多裝置已不在殼體上開(kāi)有散熱孔，而釆用全密閉殼體。由于電源及裝在殼體內(nèi)的電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生物理熱，元件密封在狹小空間內(nèi)，對(duì)散熱極為不利。尤其是開(kāi)關(guān)柜的驅(qū)潮加熱器投入運(yùn)行后，更增加了安裝在其上面的溫度監(jiān)控裝置的運(yùn)行環(huán)境溫度，無(wú)法保障裝置的運(yùn)行環(huán)境溫度。

電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，溫度監(jiān)控裝置長(zhǎng)期在溫度較高的工作環(huán)境下運(yùn)行，將會(huì)加快元器件老化，極易造成元件熱穩(wěn)定性不良，含有液晶屏的人機(jī)對(duì)話接口界面損壞，與保護(hù)管理機(jī)通訊中斷等嚴(yán)重故障，由于溫度的影響，誤啟動(dòng)、程序紊亂、死機(jī)和波形丟失等問(wèn)題在這些微機(jī)保護(hù)裝置中還時(shí)有發(fā)生。因此必須從運(yùn)行實(shí)際出發(fā)，對(duì)溫度監(jiān)控裝置的運(yùn)行溫度采取控制措施，以使微機(jī)溫度監(jiān)控裝置更加完善。

4.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度監(jiān)控的應(yīng)用研究

在電力系統(tǒng)里，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，以微機(jī)型溫度監(jiān)控裝置為代表的二次設(shè)備的廣泛應(yīng)用使得我們對(duì)變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制能力有了較大的進(jìn)步，并實(shí)現(xiàn)了變電站的無(wú)人值守，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)制造的溫度監(jiān)控裝置可以實(shí)現(xiàn)信息共享。它通過(guò)采用分散分布式安裝，利用現(xiàn)場(chǎng)總線與保護(hù)管理機(jī)交換信息，能簡(jiǎn)化系統(tǒng)、節(jié)約控制電纜并減少占地面積。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，傳送到用戶。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布式處理系統(tǒng)的高監(jiān)測(cè)精度、高容錯(cuò)性、覆蓋區(qū)域大，可遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控、自組織多跳路由。一個(gè)典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯接節(jié)點(diǎn)、處理中心和外部網(wǎng)絡(luò)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在感知區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收管理中心和用戶發(fā)送的各種控制命令，并將控制命令發(fā)往執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。基于傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建變電站內(nèi)電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可確定電力設(shè)備的過(guò)熱程度，當(dāng)發(fā)生超溫時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)出報(bào)警指示?；趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的變電站電力設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）傳感器網(wǎng)絡(luò)可以迅速地搭建一個(gè)基于不同保護(hù)方案的應(yīng)用平臺(tái)。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，可以配置不同的傳感器節(jié)點(diǎn)，感知不同的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織性、動(dòng)態(tài)性，不需要添加更多的設(shè)施。

2）傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性和大規(guī)模性，使得傳感器更加適合于分布式測(cè)量與處理。

3）傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)高度集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通信等功能，大大簡(jiǎn)化了設(shè)備裝置，同時(shí)，由于是無(wú)線通信模式，不需要復(fù)雜的通信線路的布線，具有更大的性價(jià)比。

4）實(shí)現(xiàn)了真正意義上的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

5.結(jié)語(yǔ)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)溫度監(jiān)控投入運(yùn)行后，通過(guò)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)測(cè)，防患于未然；而當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，提供報(bào)警并準(zhǔn)確確定故障點(diǎn)位置；可及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站電力設(shè)備故障隱患，指導(dǎo)檢修工作，為設(shè)備的維修提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。這將在變電站電力設(shè)備監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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