在我國電力系統(tǒng)發(fā)展過程中，用電安全性問題日益突出。事故頻發(fā)，大多因?yàn)殡娏魍ㄟ^某些部位，導(dǎo)致局部過熱，并且沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)所導(dǎo)致?；诖?，對某些重點(diǎn)部位進(jìn)行溫度監(jiān)測、顯示、報(bào)警，若有意外發(fā)生，及時(shí)采取處理措施，是避免安全事故發(fā)生之關(guān)鍵。

       傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中測溫方法主要包括接觸式和非接觸式測量兩種。熱電阻測溫、熱電偶測溫和紅外線測溫是實(shí)際應(yīng)用中常見的測溫方法。傳統(tǒng)方法因器件測量局限，易受到環(huán)境溫度以及電磁的干擾，無法精確測量。與此同時(shí)，傳統(tǒng)傳感器也給電力系統(tǒng)絕緣防護(hù)帶來一些問題，故降低了電力系統(tǒng)的絕緣防護(hù)等級。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的局限，光纖測溫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。以光纖為媒介的新型傳感器，克服了電力系統(tǒng)環(huán)境中的電磁干擾，且由于光纖優(yōu)良的物理、化學(xué)、機(jī)械特性和傳輸性能，使得光纖傳感器具有傳統(tǒng)型傳感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

1 高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測現(xiàn)狀

       國內(nèi)外常用的測溫方法主要包括兩種，接觸式和非接觸式測量，這兩種方法在溫度監(jiān)測領(lǐng)域有著廣泛的研究與應(yīng)用，本文重點(diǎn)介紹非接觸式測量方法中的紅外測溫、無線測溫、光纖測溫法。

       1.1 紅外測溫法

       紅外測溫法的原理是斯特藩-玻爾茲曼、普朗克的黑輻射理論。眾所周知，黑體是理想的輻射體，其可在同樣溫度下發(fā)出相同的電磁波，且與其具體成分和形狀沒有關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，物體的表面溫度與紅外輻射能量大小及波長存在函數(shù)對應(yīng)關(guān)系，故依據(jù)測量物體輻射的紅外能量，通過二者的函數(shù)映射關(guān)系，即可推算出物體的表面溫度。

       紅外溫測儀的基本組成包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器、信號放大器與信號處理及顯示輸出四個(gè)部分。在這幾個(gè)部分中，紅外探測器是系統(tǒng)的測量部件，是系統(tǒng)的核心部分，其將入射的紅外輻射轉(zhuǎn)變成可供測量的電信號，該電信號在后續(xù)處理過程中充當(dāng)物體溫度的載體，經(jīng)過放大器與信號處理器電路，并依據(jù)儀器內(nèi)部算法，計(jì)算校正后即可轉(zhuǎn)變成被測目標(biāo)溫度值。

       1.2 無線測溫法

       無線測溫系統(tǒng)由分布式測溫點(diǎn)、數(shù)據(jù)接收器、后臺處理系統(tǒng)組成。該方法是對接觸式溫度方法的改進(jìn)，是新型的測溫方法，其可以隔離測溫設(shè)備與電力系統(tǒng)之間的高低壓。在需要測溫的地方直接安裝分布式測溫點(diǎn)，數(shù)據(jù)接收器則放置在距離開關(guān)柜有一定距離的地方。以無線通訊方式來實(shí)現(xiàn)測溫點(diǎn)和接收器之間數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了高壓隔離與溫度數(shù)據(jù)采集。

    無線測溫法雖解決了測溫裝置之安全問題，但也導(dǎo)致很多其他問題，最核心的是開關(guān)觸頭位置處測溫裝置的工作穩(wěn)定性問題。在實(shí)際應(yīng)用中，該模塊電源是感應(yīng)式電源，從電力線獲取能量。其獲取的能量大小由電力線負(fù)荷的大小決定，由于電力線負(fù)荷的變化隨機(jī)性較大，故模塊常出現(xiàn)供電不足現(xiàn)象?；诖?，業(yè)界也曾采用使用電池、減少測溫裝置功耗等方法來解決，電池的蓄電容量有限，所以需要定期更換，同時(shí)也會因?yàn)闊o線發(fā)功率過小產(chǎn)生電磁干擾，這給數(shù)據(jù)傳輸造成了一定危害，導(dǎo)致溫度數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，若更換裝置電池，需要高壓開關(guān)柜停止供電，從而達(dá)不到高壓開關(guān)柜持續(xù)運(yùn)行的工作要求，這些局限性都嚴(yán)重制約了無線測溫法的應(yīng)用。

       1.3 光纖測溫法

       近些年，伴隨著光纖通訊和集成光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在傳感器領(lǐng)域光纖傳感技術(shù)方興未艾，與傳統(tǒng)相比，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)不是功能特性，而是源自其本身的物理特性。光纖傳感器具有質(zhì)量輕、直徑細(xì)、信號衰減小、抗腐蝕性強(qiáng)、抗電磁干擾、耐高溫的特點(diǎn)，且具有集信息傳感與傳輸與一體等優(yōu)點(diǎn)，可解決常規(guī)檢測技術(shù)不能解決的測量問題。首先，光纖本身絕緣性能良好，可以隔離電力系統(tǒng)與測量設(shè)備之間的高壓，避免了測溫裝置引起的設(shè)備安全事故，安全性大大提高。使用光纖作為傳輸和傳感信號的載體，可以克服在電力系統(tǒng)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸存在的強(qiáng)電磁干擾問題，故可得到更加精確的測量結(jié)果。其次由于光纖撓曲性好，可檢測常規(guī)傳感器不能達(dá)到的部位。這些優(yōu)點(diǎn)使得光纖傳感器在電力系統(tǒng)溫度測量方面展露頭角，逐步替代其他傳感器測量方法，比較適合作為高壓開關(guān)柜溫度測量的主要手段。

2 光纖光柵溫度傳感工作原理

       溫度解調(diào)系統(tǒng)驅(qū)動LED發(fā)出一個(gè)光脈沖，光脈沖通過光纖到達(dá)涂有稀土物質(zhì)的探頭激發(fā)出熒光，這些熒光通過光纖傳輸?shù)綔囟冉庹{(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)的面板上，并通過解調(diào)儀對溫度進(jìn)行傳輸顯示處理。

3 光纖測溫系統(tǒng)組成

       熒光光纖測溫裝置主要包括光纖溫度解調(diào)儀，顯示儀表，熒光光纖傳感探針，監(jiān)控主機(jī)和人機(jī)交互界面等；

       (1) 光纖溫度解調(diào)儀實(shí)時(shí)發(fā)射光脈沖并接收熒光光纖傳感探針傳輸?shù)臄y帶有溫度信息的光信號，并把其解調(diào)為溫度數(shù)值，并將溫度數(shù)值傳送到顯示儀表，由顯示儀表根據(jù)溫度情況進(jìn)行相應(yīng)的告警等提示。當(dāng)實(shí)際測量值大于報(bào)警設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。它既可單機(jī)獨(dú)立工作，也可多臺組網(wǎng)使用，適用于各種規(guī)模應(yīng)用需求。還可選配相應(yīng)的顯示模塊用于就地顯示，顯示儀表采用嵌入式安裝方式安裝在門板等地。

       （2）顯示儀表具有實(shí)時(shí)溫度顯示、報(bào)警設(shè)置、聲光報(bào)警和故障診斷等功能。一般安裝在柜門等便于觀察的位置。它接受來自于光纖溫度解調(diào)儀的溫度信息，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的閾值進(jìn)行判斷和報(bào)警等功能，同時(shí)還具有系統(tǒng)自檢功能，能對自身的狀態(tài)進(jìn)行診斷和顯示。報(bào)警閾值及報(bào)警方式等信息都可以通過儀表表面的菜單進(jìn)行設(shè)置，如圖4。

       （3）熒光光纖傳感探針（測溫式熒光光纖火災(zāi)探測器）探頭尺寸極小，可直接安裝在被測點(diǎn)上，測溫準(zhǔn)確，響應(yīng)迅速；其尾纖選用特制光纖，它具有傳輸帶寬大、信號穩(wěn)定、抗電磁干擾、抗撓曲、抗沖擊強(qiáng)度高和連接快捷等優(yōu)點(diǎn)；尾纖護(hù)套具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、高絕緣、不粘附等特性，可適應(yīng)高壓、高溫、強(qiáng)電磁等惡劣的使用環(huán)境。

       （4）監(jiān)控主機(jī)能實(shí)時(shí)接受、處理來自多個(gè)光纖溫度解調(diào)儀發(fā)來的正常信息、故障信息、災(zāi)害信息，并對其進(jìn)行快速處理和管理，監(jiān)控主機(jī)具有故障監(jiān)控、顯示、報(bào)警、信息交換等功能，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

       （5）人機(jī)交互界面軟件系統(tǒng)的主要功能包含實(shí)時(shí)溫度的本地監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、高/低溫報(bào)警、高/低溫預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)回放、報(bào)警前后曲線、溫度導(dǎo)出至Excel等功能。

4 總結(jié)

       針對高壓開關(guān)柜溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測問題，簡要闡述了目前常用監(jiān)測方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了光纖在電力系統(tǒng)溫控領(lǐng)域的應(yīng)用，熒光光纖作為一種新穎的傳感檢測技術(shù)，自其出現(xiàn)之始就得到了廣泛的關(guān)注。本文在充分研究光纖測溫的基礎(chǔ)上，了解基于光纖的傳感測溫系統(tǒng)，并對各個(gè)邏輯模塊的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對電力系統(tǒng)中類似問題的解決具有一定的指導(dǎo)意義。