配电线路设备测温装置的研究

台德群 彭乃勇 易凡

摘要：配电线路是电力装备系统的重要构成，其在保证用户用电安全性、推动社会经济迅猛发展等方面发挥重要作用。温度是影响配电线路运行效率的关键因素之一，应加强线路运行温度的检测，保证相关调整方案拟定的针对性、实施的有效性。现如今，传统测温仪器在应用过程暴露出很多不足，基于此本文设计了一种新型配电线路设备测温装置。

关键词：配电线路;设备测温装置;方案构成;设计与研究

电能在长距离运输过程中，导线的热容量对配电的最高标准形成直接影响。故而，为保证配电线路运行的安全性、有效性，加强温度测量具有很大现实意义，而测温装置在设备温度测量过程中发挥重要作用。为弥补传统测温装置在运行过程中存在的不足，本文设计了一种新型测温装置[1]。实践证明，该种新型测温装置能实时、全面、及时、精确的检测出配电线路中是否存在故障，进而推行科学有效的应对措施，以此保证配电线路运行的安稳性、高效性。

1传统配电线路的测温装置概述

以往，配电线路采用的传统测温装置主要由电流互感器、温度传感器、蓄电池及电路断口控制器与相应的网络信息模块等构成。以导线为媒介远距离传导电力资源，进而为电力系统运行提供电能，保证系统在较长时间内处于较优良的运行状态中。为测量导线设施的温度，采用了接触式测温技术，该技术建设了电流互感器与配电线路两者的交接关系，通过供应电能的形式测量导线在现实运转过程中的现实温度，以环境温度、导线自体温度与线火温

度等较为常见[2].传统输配线装置尽管能较好的实现对线路温度的实时监测，但相关设备外壳采用不锈钢制作，故而在采集测温数据过程中，设备自体外壳若被腐蚀，就会导致加电场对相关信号形成较大干扰，进而影响测温数据的精确度。

2新型配电线路设备测温装置

2.1总体方案

①传感器模块：选择无线无源，传输无需通过传输线;无需单独使用供电电源;②天线：选用增益探测天线，具有结构较为复杂、成本较高、能够抗干扰接受信号、收发信号效果好等特征;③处理模块：选择单片机，其特征以集成电路芯片，小封装，占用空间小系统结构简单，使用方便，可实现模块化等为主。

2.2选择无线无源技术传感器

因为测量环境易发生高温且处于电场环境中，结合RFID射频识别技术特征发现其不符合要求。而声表面波传感器，将温度和频率之间建设了对应关系，内部无任何的电子晶体管，适用于强电场作用下的工作环境中，测温范围较广，（-20°C～+150°C）

2.3选择单片机类型

应遵照内存范围≥8kB、时钟频率高的原则。可供选择的方案有两种：方案①——51：内存为128B-1kB，最高时钟频率为12MHZ，经整体分析后，发现其内存不满足设计，时钟频率相对较低;方案②——STM32：内存为8k-512K，最高时钟频率为72MHZ，内存与时钟频率均符合要求。

2.4选择STM32单片机具体型号

STM32单片机的性能有引脚、内存、封装结构等，整体分析后拟定选用规格为：引脚数64个、内存容量256KB、封装结构为LQFP的STM32单片机。经资料比对，决定选择型号为STM32F103RCT的单片机[3]。

2.5设定最佳方案

经系统分析及评估后，最后设定了实现目标的最终方案，见图2：

3优化配电线路设备测温装置实施效果的措施

3.1制作SAW声表面波传感器

在实验室内，检测SAW声表面波传感器测温范畴，具体将传感器置于温度调节器上，调节温度，测试传感器的正常频次，传感器测温正常率=（正常测温次数/测温总次数）×100%。从-20-150°C每隔15°C进行数次测量，发现当温度在-20℃～145℃区间取值时，传感器测温正常率均为100%，温度为160℃、175℃、190℃时，对应的传感器测温正常率依次为83%、80%、85%。对数次测量的结果进行分析，发现145℃～160℃之間测温不稳定性，继而拟定对145℃～160℃每隔1℃进行数次检测，发现温度在145℃～152℃区间内，传感器测温正常率均为100%，153℃、154℃、155℃……160℃感器测温正常率依次为86%、80%、92%、83%、82%、76%、84%、87%。综合分析后，发现152°C后温度测试开始不稳定，但是目标为-20℃～150℃测温正常，由此可以得出测温范畴是-20℃～150℃。

3.2增益探测天线制作

增益探测天线外观及参数见图4.

在强电场密闭柜体内进行天线信号的接收测试，每次试验次数100次，分为10组，发现1、2、3……10组对应的接收次数依次为100次、99次、100次、100次、98次、100次、100次、100次、100次、100次，对应的成功率依次为100%、99%、100%、100%、98%、100%、100%、100%、100%、100%。综合分析后，发现信号接收成功率达到99.7%，这提示该阶段目标实现[4]。

3.3单片机处理模块制作

在实验室内进行距离连接测试，利用（成功连接次数/总测试次数）×100%呈现出来，当检测距离为0.5m、1.0m、1.5m、2.0m……7.0m时，对应的连接成功率依次为100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、100%、95%、97%。对以上数据进行整体分析后，发现在0～5m数据传输能够达到100%。

3.4整机组装调试

在实验室中完成设备设施组装工作以后，对整机测温时间进行检测，共计获得100组数据，并采用测温直图进行分析（见图5）

对直方图进行分析，发现图形对称分布，中间有一顶峰，左右两边逐渐降低，近似对称，是正常形直方图。

结合测温时间区间分布情况，经计算发现[5]：

公差中心：

测温时间平均值：

由此可见，测温时间的公差中心与平均值基本吻合。

标准偏差：

过程能力：由此可见，过程能力1.67>≥1.33，等级I级，过程能力充分，可以判定新设备测温时间9.498min处于稳定状态，根据多组测试结果，新型测温装置测温所需时间小于目标值10min。

3.5应用效果

在设备日常巡检中，配电线路设备测温装置逐渐成为必不可少的测温仪器之一，每次检修作业中，主要通过检测温度的形式去判断设备运行状况与技术状态，降低设备事故发生的风险，保证配电线路运输的安全性，获得良好的经济效益与社会效益。

结束语：

经济增长使社会用电量持续增加，用电量与用电负荷同步增加，配电线路是传送电能的主要媒介，其所处运行环境日益复杂化，若出现故障，将会对整个电力系统运行的安全性、有效性形成不良影响，影响用户用电过程。将新型测温装置应用于配电线路设备温度监测领域中，能迅速、精确的检测出线路是否存在温度异常状况，进而有针对性的实施预防措施，借此方式去保证配电线路运行的安稳性。

参考文献：

[1]侯元文，张青峰，朱明嘉，等.一起10kV配电线路故障分析及应对措施[J].农村电气化，2019（05）：43-44.

[2]洪政.热成像仪在配电设备缺陷诊断中的应用[J].通信电源技术，2019，36（04）：101-103.

[3]荣建国.提高煤矿输配电电能质量措施研究与实践[J].科学技术创新，2019（11）：25-26.

[4]梁波，张信新，崔红淼.春季输配电线路防外破管理[J].大众用电，2019，34（04）：9.

[5]罗磊.10kV配电线路检修及危险点预控研究[J].科技风，2018（35）：202.