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)，大多因為電流通過某些部位，導致局部過熱，并且沒有及時發(fā)現所導致。基于此，對某些重點部位進行溫度監(jiān)測、顯示、報警，若有意外發(fā)生，及時采取處理措施，是避免安全事故發(fā)生之關鍵。

       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際應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，傳統(tǒng)傳感器也給電力系統(tǒng)絕緣防護帶來一些問題，故降低了電力系統(tǒng)的絕緣防護等級。為彌補傳統(tǒng)方法的局限，光纖測溫技術應運而生。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、機械特性和傳輸性能，使得光纖傳感器具有傳統(tǒng)型傳感器無法比擬的優(yōu)點。

1 高壓開關柜溫度在線監(jiān)測現狀

       國內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)測領域有著廣泛的研究與應用，本文重點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系。在一定范圍內，物體的表面溫度與紅外輻射能量大小及波長存在函數對應關系，故依據測量物體輻射的紅外能量，通過二者的函數映射關系，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部分。在這幾個部分中，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)處理過程中充當物體溫度的載體，經過放大器與信號處理器電路，并依據儀器內部算法，計算校正后即可轉變成被測目標溫度值。

       1.2 無線測溫法

       無線測溫系統(tǒng)由分布式測溫點、數據接收器、后臺處理系統(tǒng)組成。該方法是對接觸式溫度方法的改進，是新型的測溫方法，其可以隔離測溫設備與電力系統(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，數據接收器則放置在距離開關柜有一定距離的地方。以無線通訊方式來實現測溫點和接收器之間數據傳輸，從而實現了高壓隔離與溫度數據采集。

    無線測溫法雖解決了測溫裝置之安全問題，但也導致很多其他問題，最核心的是開關觸頭位置處測溫裝置的工作穩(wěn)定性問題。在實際應用中，該模塊電源是感應式電源，從電力線獲取能量。其獲取的能量大小由電力線負荷的大小決定，由于電力線負荷的變化隨機性較大，故模塊常出現供電不足現象。基于此，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，同時也會因為無線發(fā)功率過小產生電磁干擾，這給數據傳輸造成了一定危害，導致溫度數據傳輸出現錯誤，若更換裝置電池，需要高壓開關柜停止供電，從而達不到高壓開關柜持續(xù)運行的工作要求，這些局限性都嚴重制約了無線測溫法的應用。

       1.3 光纖測溫法

       近些年，伴隨著光纖通訊和集成光學技術的發(fā)展，在傳感器領域光纖傳感技術方興未艾，與傳統(tǒng)相比，光纖傳感器的優(yōu)點不是功能特性，而是源自其本身的物理特性。光纖傳感器具有質量輕、直徑細、信號衰減小、抗腐蝕性強、抗電磁干擾、耐高溫的特點，且具有集信息傳感與傳輸與一體等優(yōu)點，可解決常規(guī)檢測技術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)與測量設備之間的高壓，避免了測溫裝置引起的設備安全事故，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)境中數據傳輸存在的強電磁干擾問題，故可得到更加精確的測量結果。其次由于光纖撓曲性好，可檢測常規(guī)傳感器不能達到的部位。這些優(yōu)點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

       溫度解調系統(tǒng)驅動LED發(fā)出一個光脈沖，光脈沖通過光纖到達涂有稀土物質的探頭激發(fā)出熒光，這些熒光通過光纖傳輸到溫度解調系統(tǒng)中進行光電轉化得到相應的溫度數據顯示在相應的面板上，并通過解調儀對溫度進行傳輸顯示處理。

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儀，顯示儀表，熒光光纖傳感探針，監(jiān)控主機和人機交互界面等；

       (1) 光纖溫度解調儀實時發(fā)射光脈沖并接收熒光光纖傳感探針傳輸的攜帶有溫度信息的光信號，并把其解調為溫度數值，并將溫度數值傳送到顯示儀表，由顯示儀表根據溫度情況進行相應的告警等提示。當實際測量值大于報警設定值時發(fā)出報警信號。它既可單機獨立工作，也可多臺組網使用，適用于各種規(guī)模應用需求。還可選配相應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）顯示儀表具有實時溫度顯示、報警設置、聲光報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儀的溫度信息，并根據預先設置好的閾值進行判斷和報警等功能，同時還具有系統(tǒng)自檢功能，能對自身的狀態(tài)進行診斷和顯示。報警閾值及報警方式等信息都可以通過儀表表面的菜單進行設置，如圖4。

       （3）熒光光纖傳感探針（測溫式熒光光纖火災探測器）探頭尺寸極小，可直接安裝在被測點上，測溫準確，響應迅速；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、抗沖擊強度高和連接快捷等優(yōu)點；尾纖護套具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、高絕緣、不粘附等特性，可適應高壓、高溫、強電磁等惡劣的使用環(huán)境。

       （4）監(jiān)控主機能實時接受、處理來自多個光纖溫度解調儀發(fā)來的正常信息、故障信息、災害信息，并對其進行快速處理和管理，監(jiān)控主機具有故障監(jiān)控、顯示、報警、信息交換等功能，同時通過網絡可實現遠程監(jiān)控。

       （5）人機交互界面軟件系統(tǒng)的主要功能包含實時溫度的本地監(jiān)控、實時數據的遠程監(jiān)控、高/低溫報警、高/低溫預警、歷史數據回放、報警前后曲線、溫度導出至Excel等功能。

4 總結

       針對高壓開關柜溫度實時監(jiān)測問題，簡要闡述了目前常用監(jiān)測方法及其優(yōu)缺點，重點闡述了光纖在電力系統(tǒng)溫控領域的應用，熒光光纖作為一種新穎的傳感檢測技術，自其出現之始就得到了廣泛的關注。本文在充分研究光纖測溫的基礎上，了解基于光纖的傳感測溫系統(tǒng)，并對各個邏輯模塊的功能結構進行了詳細介紹，對電力系統(tǒng)中類似問題的解決具有一定的指導意義。