在電力系統中，高壓開(kāi)關(guān)、GIS(氣體絕緣變電站)等高壓電器和載流母線(xiàn)等電力設備在負載電流過(guò)大時(shí)會(huì )出現溫升過(guò)高，后溫度有可能使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿。據統計，電力系統發(fā)生事故原因中有相當部分與過(guò)熱問(wèn)題有關(guān)，因此采取有效措施監測母線(xiàn)及電接觸溫度是電力系統需要解決的課題。

運行中的載流母線(xiàn)、高壓開(kāi)關(guān)等處于高電位，其溫度測量裝置具有以下特點(diǎn)：

a.處于高電壓環(huán)境中;

b.允許系統在短時(shí)間內過(guò)載運行，但必須在母線(xiàn)溫度危及運行安全之前發(fā)出報警信號;

c.由于溫升是由負載電流引起的，溫度隨負載(時(shí)間)而變化，因此需要實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測并按規定的時(shí)間間隔記錄;

d.母線(xiàn)溫度是電力系統狀態(tài)參數之一，為綜合監測系統狀態(tài)，要求母線(xiàn)溫度測量裝置數字化輸出，以便于計算機處理，并可與其他電氣參數相配合，成為電力在線(xiàn)監測系統的一部分。

1、高壓母線(xiàn)溫度測量技術(shù)現狀

母線(xiàn)處于高電位，目前國內專(zhuān)門(mén)用于高壓母線(xiàn)及電接觸發(fā)熱測量的儀器還很少。溫度監測的主要方法一是在電接觸表面涂一層隨溫度變化顏色的發(fā)光材料，通過(guò)觀(guān)察其顏色變化來(lái)大致確定溫度范圍，這種方法準確度低、可靠性差，不能進(jìn)行定量測量;另外一種方法是利用光(紅外)輻射特性的紅外測溫儀，它能測量0℃~200℃之間溫度，基本誤差為±(1%×t十0.5%)，準確度較高，但由于需要光學(xué)器件，在高壓開(kāi)關(guān)柜等特定場(chǎng)合使用不太方便，而且價(jià)格也比較高，推廣應用有一定困難。

2、高壓母線(xiàn)溫度測量解決方案

根據高電壓作業(yè)環(huán)境下溫度測量的特點(diǎn)，母線(xiàn)和電接觸溫度測量裝置采取溫度就地測量，數據遙送地面，由計算機進(jìn)行處理的方法。溫度傳感器由浮動(dòng)充電電池供電，減少高低壓之間的電氣聯(lián)系，采用全數字方式工作，抗干擾能力強、精度高、體積小。經(jīng)系統綜合測試，其工作穩定可靠，能夠滿(mǎn)足高壓母線(xiàn)溫度測量的要求。

2.1數字溫度傳感器的研制

在本裝置中，采用熱敏電阻作為溫度傳感器：與金屬材料相比，熱敏電阻的電阻率溫度系數為金屬材料的10倍~100倍，甚至更高，而且根據選擇的半導體材料不同，電阻率溫度系數可有-6%/℃~+60%/℃范圍的各種數值，而且由于半導體材料電阻率遠高于金屬，因此熱敏電阻的尺寸可以很小。例如，珠形熱敏電阻可小至直徑為0.2mm的珠形體，這樣微小的測溫元件不僅熱慣性小、響應速度快、對待測的環(huán)境影響很小，而且可以用于測量非常狹窄空間的溫度，例如空隙、高壓觸頭間隙等。由于熱敏電阻不存在類(lèi)似使用熱電偶時(shí)的冷端補償問(wèn)題，也無(wú)需考慮線(xiàn)路引線(xiàn)電阻和接線(xiàn)方式對測溫精度的影響，因此使用比較方便。由于NTC負溫度系數熱敏電阻具有性能穩定、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足高電壓環(huán)境下母線(xiàn)溫度測量的要求，因此將NTC負溫度系數熱敏電阻作為優(yōu)選傳感元件。

為了得到數字化的溫度傳感信號，便于邏輯處理，在本裝置中將熱敏電阻阻值的變化轉換為脈沖周期變化，再對脈沖計數可以得到與溫度值有一定關(guān)系的數字信號，經(jīng)微機處理后得到待測物體的溫度值。由熱敏電阻、高精度標準電阻、電容等元件與定時(shí)觸發(fā)器555構成的溫度傳感器電路如圖1所示。觸發(fā)器555輸出為方波脈沖：高電平脈沖T1=RlCln2，低電平脈沖T2=RtCln2，為減少電容C對測量精度的影響，取Tl/T2的比值作為傳感信號，Rt=R1T2/Tl，由測量信號的2個(gè)脈沖Tl，T2和阻值R1計算出對應測量溫度下的熱敏電阻阻值R，從而由Rt-T關(guān)系曲線(xiàn)計算出被測溫度值。傳感器的熱敏電阻從電路板上引出敷貼于被測量的母線(xiàn)表面，傳感器安裝在鄰近測量點(diǎn)的適當位置上。

2.2傳感信號邏輯處理

溫度傳感電路中得到的信號是充放電脈沖T1，T2，為取得T1/T2的比值，用計數時(shí)鐘脈沖調制T1，T2，并對其進(jìn)行計數，得到T1，T2兩個(gè)計數值，再由單片機進(jìn)行處理。

為滿(mǎn)足數據傳輸的需要，采用相鄰周期的T1，T2.由于一個(gè)充放電周期約為幾十毫秒，在此區間內由于熱慣性，待測母線(xiàn)溫度變化很小，可以不考慮由此造成的誤差。

在傳感信號邏輯處理中，主要考慮以下幾點(diǎn)：

a.為了減小功耗，在數字溫度傳感器中采用CMOSIC.

b.誤差：由于計數器工作時(shí)低位計數的隨機性，為了減小測量誤差，計數器采用“減計數”的方法，將初始值設置成11111111(FF)狀態(tài)。在高溫情況下，雖然相應的T2脈沖寬度很小，但可以得到較大的計數值，能有效地減小測量誤差。雖然在溫度較低時(shí)誤差會(huì )很大，但由于高壓母線(xiàn)溫度測量只在溫度較高的情況下才有意義，應主要考慮在高溫時(shí)的測量誤差。因此采用“減計數”的方法是正確的.