温度传感器在电力系统中的应用

一温度传感器的概况

利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为生活提供了无数的便利和功能。

二．热电偶

原理：当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回 路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B为负极。实验表明，当△V很小时，△V与△T成正比关系。定义△V对△T的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。

三．温度传感器在物联网中的作用

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产

也就失去了基础。

是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。

在国内，包括海尔、联想在内的手机厂商也开始了一些尝试，针对农村市场已经推出了可以显示温度的手机，可以帮助农民更便捷地了解气候变化。未来我们还可能在一些针对老人的手持设备中加入温度传感器，提醒他们及时补充水分和调节空间温度。

仓储运输、物流监控等领域将是温度传感器重点推广领域。有数据统计，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。

未来随着物联网快速发展，使我们的生活越来越便捷，而温度传感器作为传感器中使用最广泛的传感器将在物联网中也发挥着重要的作用。

四．温度传感器在电力系统中的应用

电力系统中大量设备需要检测温度信息，从而确定电力设备的运行情况，以便运行调度人员及时采取措施，消除异常，避免设备的损坏和事故的发生。早期通过示温蜡片、数字温度传感器、红外温度仪等获取电力设备温度信息。但是示温蜡片与红外测温仪需要人工巡查，不能满足现代数字化电力系统的要求。数字温度传感器大多基于电量传送，受电磁场影响较大，只能测量关键点，有一定的局限性。光纤温度传感器则克服了以上缺点与不足，具有通信迅速、报警设置灵活、适应恶劣环境等优点。

1.电厂温度监控温度传感器代替传统的温度传感器实现电厂某些关键设备的温度监测是当前的研究热点问题。主要有： (1)利用光纤光栅实现汽轮机内湿蒸汽的湿度与温度测量，若采用多点监测可动态确定汽轮机内温度场和湿度场的分布 。 (2)同步调相机转子温度的测量 。 (3)光纤温度．压力混合传感器用于核电站第四代反应堆高温、压力监测，可实现系统光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述拿监测。 (4)水电站水坝温度监测，目前已有很多现场应用的实例，如分布式光纤测系统存长调水电站 、云南大理小湾拱坝等的应用。

2.电缆隧道火灾监控 发电厂和变电站内火量的高压电气设备都是通过电缆连接的，这些电缆都敷设在厂房或变电站下的电缆隧道。于电缆隧道环境比较恶劣，且电缆数量较多，容易由于根电缆的绝缘损坏、局部放电而引起大面积的火灾事故，造成严重的经济损失。分布式光纤测温系统应用到电缆隧道火灾舱拧的优点有：1)实时检测光纤沿线温度，测温准确，分辨率较高。按测温距离与测温精度的不同， 一般全线温度更新速度最短1Os左右。2)存储历史温度数据用于作进一步分析。3)报警等各项指标设置灵活,可实现多条件报警设置。日前已有不少成功应用的案例，如韶关电厂、济南钢铁等。

3.高压电力电缆负荷安全监测 温度作为高压电力电缆的一个重要的运行参数越来越受到人们的重视。通过数字传感器的方式只能实现对电缆接头等重要部分的温度监测 。因此，近年来人们对一螋重要的高压动力电缆应用分布式光纤温度监测系统和光纤光栅测温系统实现电缆温度监控。 分布式光纤测温根据光纤安置往电缆上位置分为内置式与表贴式两种。内置式所测温度基本等于电缆芯温度，但其需要特殊生产，且敷设复杂。目前研究比较多的是表贴式光纤测温系统在电力电缆上应用。光纤测温系统测得电缆表皮温度后，结合实时电流计算出电缆线芯温度， 可进一步推算出动态载流量并模拟各种运行状态。电缆温度监测可以在电缆全长度范同内发现过热点和异常行为点，包括快速升温点和慢性升温点等，能发现限制电缆载流量的瓶颈点的温度与位置信息，预防电缆故障的同时为电力调度提供科学依据。

五．展望

随着电力系统的发展，对电力设备的温度监测将会越来越受到重视。光纤测温系统成本的降低以及测温精度等指标的提高，必将促使其在电力系统中的应用更加广泛与深入。

（1)分布式温度监测系统与点式光纤光栅监测系统相结合构造厂站温度监控系统实现发电厂和变电站重要设备的温度监控，提供全厂(站)重要区域温度信息，及时发现安全隐患，保证电力安全生产、稳定可靠运行。 （2)分布式光纤测温系统与电缆故障诊断技术相结合构造基于光纤温度传感器的电缆在线故障诊断系统，不仅能实现电缆线芯温度实时监测和动态载流量分析，而且能将电量信号和温度信号结合实现电缆电气故障识别和定位。

(3)随着分布式光纤测温系统长距离监测技术的成熟，结合应力监测功能将其应用到海底电缆与架空线路的安全监测中也是将来发展的一个方向。 (4)光纤测温系统用于其它电力设备的温度监测，如变压器、绝缘子、熔断器、绝缘套管、电容器和高压电动机等等，并可结合电气设备特征开发出相应的状态监测、性能评估和故障诊断系统。 参考文献参考文献参考文献参考文献：

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