淺談無線測溫係統在高壓電氣設備上的應用

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：為(wei) 了避免輸送電力資源的設備，如傳(chuan) 輸線纜、變壓器、高壓開關(guan) 等由於(yu) 連接部分過熱而發生損壞事故，研製了一種無線測 溫係統，用於(yu) 檢測高壓設備器件的運行情況，及時消除安全隱患。 

關(guan) 鍵詞：無線測溫係統；高壓電氣設備；溫度傳(chuan) 感器；無線溫度檢測器

0 前言

      近年來隨著電子設備的廣泛應用，企業(ye) 在生產(chan) 過程中使用的電力負荷也隨之加重，經常會(hui) 發生因負載過多而導致電路設備燒毀的情況，對企業(ye) 造成不小的財產(chan) 損失。為(wei) 有效檢測設備運行時的溫度變化狀況，研製了一種無線測溫係統，利用溫度傳(chuan) 感器與(yu) 無線傳(chuan) 輸係統相結合的方法，達到實時監測設備溫度變化的目的。

1 無線測溫係統結構分析

      無線測溫係統由兩(liang) 部分組成，一部分是實時監測溫度的硬件結構，即溫度傳(chuan) 感器，另一部分是傳(chuan) 輸並顯示檢測結果的 結構，本研究將其集成在溫度檢測器中。溫度傳(chuan) 感器一般位於(yu) 高壓開關(guan) 櫃、電纜接頭、保險絲(si) 等接口處，為(wei) 保證測量精度，傳(chuan) 感器與(yu) 被測點一般處於(yu) 同一 電位，然後通過無線傳(chuan) 輸技術將 所得數據傳(chuan) 輸並顯示到控製分析器件中。為(wei) 保證該測溫係統 的用電安全，高壓工作部分與(yu) 低壓工作部分應實現電氣隔離， 以免發生漏電等事故。溫度接收裝置一般安裝在工作器件的外表麵，並設置有多個(ge) 通道，以實現對多個(ge) 位置的實時監測和數據處理，之後將接收器收到的數據通過串口或者並口數據 線傳(chuan) 輸到計算機中，由事先編輯好的程序進行分析和處理。

1.1溫度傳(chuan) 感器

      溫度傳(chuan) 感器的主要功能是將溫度信號轉變為(wei) 電信號，常用的有Pt 100熱電偶傳(chuan) 感器，測量精度為(wei) 0.1 C。無線溫度傳(chuan) 感器除溫度檢測元件外，還包括供電電源、測量電路、邏輯控製電路以及一定頻率下的無線通信電路，溫度傳(chuan) 感器要與(yu) 被測物體(ti) 表麵緊密接觸。為(wei) 了適應高溫工作環境，無線溫度傳(chuan) 感器 通常要用高溫高壓的熱縮管進行封裝，還要具備一定的防水 防塵能力，以滿足長時間工作需求。由於(yu) 無線溫度檢測係統的工作空間一般都比較小，因此在封裝時應盡量減小其體(ti) 積，以適應工作環境。

      在使用溫度傳(chuan) 感器時，可利用耐高溫的尼龍絲(si) 或粘貼的方法將已經封裝好的溫度檢測器固定於(yu) 物體(ti) 表麵，但要注意保持接觸的緊密度，以減少測量誤差。溫度傳(chuan) 感器應有比較寬 的線性工作範圍，一般選擇-55~130 C的傳(chuan) 感器，對於(yu) 不同的工作環境，應根據精度和誤差要求進行選擇。

1.2無線溫度檢測器

      無線溫度檢測器有多個(ge) 接收通道，可同時對來自多個(ge) 位置的測量數據進行處理並顯示。檢測器中設置有閾值判定模塊和故障處理模塊，工作人員事先設定一個(ge) 安全範圍，檢測器在接收到數據之後與(yu) 設定閾值進行對比，一旦發現溫度高於(yu) 閾值就轉入故障處理模塊，檢測器顯示屏上會(hui) 輸出警告字樣，同時輸出一係列高低電平以驅動報警指示燈和音響工作。

1.3實時溫度檢測軟件係統

      為(wei) 降低工作人員的工作量，技術人員設計開發了與(yu) 上述無線溫度檢測係統相匹配的實時溫度檢測軟件，以實現數據分析和處理。該軟件安裝於(yu) 與(yu) 無線溫度檢測係統相連接的計 算機上，具備溫度顯示功能、數據存儲(chu) 功能、曆史數據分析對比功能、故障警示功能和設備運行狀態分析功能，可以幫助技 術人員處理海量數據，提煉有用信息，對各個(ge) 設備溫度的變化情況進行對比和分析，及時匯報異常狀態，保證各個(ge) 設備的安 全運行。同時，該軟件還具有強大的數學計算功能和可視化能力，可以將一段時間內(nei) 的數據以曲線圖的方式展示，並標注其中的異常點，提醒維修人員檢查。

2 無線測溫係統的技術優(you) 勢及適用範圍

      無線測溫係統的通信頻段一般設置為(wei) 2.3~2 .5 GHz，處於(yu) 高頻波段，抗力強。通信技術選擇ZigBee技術，適用於(yu) 短距離通信，使用複雜度較低，具有低功耗、低成本的優(you) 點，實 時處理能力強。溫度傳(chuan) 感器中安裝有天線，可以保證通信效 率，體(ti) 積較小，便於(yu) 安裝和使用，內(nei) 部采用鋰電池供電，使用壽 命長。 傳(chuan) 感器使用二進製編碼，處理分析方便。

      溫度傳(chuan) 感器在使用時應用無線傳(chuan) 輸技術，不需外接數據 線，係統安全性能高，漏電風險小。 由於(yu) 溫度傳(chuan) 感器在信息傳(chuan) 輸時不需要使用外部數據線， 因此不會(hui) 受到溫度、濕度、灰塵、 振動等的影響，數據傳(chuan) 輸穩定性高，抗力強。溫度傳(chuan) 感 器與(yu) 計算機連接並通過計算機中的軟件對檢測數據進行處理 和分析，具有良好的實時性，同時還可節省人力資源，提高工 作效率。與(yu) 傳(chuan) 統的紅外測溫傳(chuan) 感器相比，本研究提出的無線測 溫係統不需要人工進行操作，受周圍環境、設備構造的影響比 較小，測量精度比較高。

      目前研製的無線測溫係統工作範圍為(wei) 35 kV以下高壓開 關(guan) 、繼電器以及多種接觸點，地下電纜的檢測電壓為(wei) 110 kV，在使用時要注意工作電壓的限製。

3 無線測溫係統的應用實例

      無線測溫係統繼研發以來，受到了廣大生產(chan) 企業(ye) 的青睞， 應用十分廣泛，英美等發達國家對這方麵的研究起步較早，我 國雖然研發較晚，但也取得了一係列成果，尤其是近幾年發展十分迅速。

      高壓開關(guan) 櫃即電路中的斷電保護器，主要應用於(yu) 高壓傳(chuan) 輸設備中的發電設備、傳(chuan) 輸線纜、配電器、變壓器以及大功率 負載中。其中的觸頭和接點通常是固定封裝，位置比較隱秘， 使用時間較長會(hui) 發生氧化損壞、接口鬆動等現象，從(cong) 而導致開關(guan) 櫃的電阻大，在使用過程中產(chan) 生熱量增多，使得金屬膨 脹、氧化，電阻進一步大，久而久之形成惡性循環。使用人工方法進行溫度檢測無法得到實時信息，不能及時發現突發事 故隱患，可能會(hui) 釀成安全事故。為(wei) 解決(jue) 因高壓開關(guan) 櫃溫度檢測 不及時而帶來的安全隱患，河北宣化鋼鐵集團在其旗下子公 司一變電站成功引入了無限溫度在線監測係統，實現了對變 電站高壓開關(guan) 櫃內(nei) 觸點和電纜接頭溫度的實時連續監測，可 及時發現溫度過熱情況並進行處理，避免了多起事故的發生。

      某化工集團自備發電廠中分別配備有功率為(wei) 30 MW、60 MW 和13.5 MW的發電機組，數量在1~3台不等，主要功能是為(wei) 工 廠供水、供電、供暖。近幾年來工廠用電需求逐漸增多，電氣設 備也進行了一定的改造，用電負荷日益大。5年前該工廠在 檢修時發現發電機組接線部分由於(yu) 過熱而發生了一定程度的 損壞，安全隱患很高，因此工廠引入了無線測溫係統，並將溫 度傳(chuan) 感器處理係統與(yu) 計算機後台連接，工作人員可以及時全 麵掌握設備運行情況，排除安全隱患。

4 安科瑞溫度在線監測係統

4.1概述

      電氣接點在線測溫裝置適用於(yu) 高低壓開關(guan) 櫃內(nei) 電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guan) 、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、鬆動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發熱成為(wei) 安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

      Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS 485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該係統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

4.2應用場所

      適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

4.3係統結構

溫度在線監測係統結構圖

4.4係統功能

      測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能：

      1）溫度顯示：顯示配電係統內(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

      2）溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

      3）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

      4）實時告警：係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

      5）曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.5係統硬件配置

      溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

5 結束語

      無線測溫係統由溫度傳(chuan) 感器、通信係統、顯示係統等組成，並通過數據線或者通信芯片與(yu) 上級計算機連接，可以實現對多個(ge) 高壓電氣設備溫度的在線監測預處理，幫助工作人員及時發現隱患，保證生產(chan) 設備的性能。無線傳(chuan) 輸技術無需使用外部電線，可以有效減少傳(chuan) 輸過程中的電容耦合和 電感耦合，實現高壓環境檢測設備與(yu) 次級處理設備之間的電氣隔離，具有較高的性能，在高壓電氣設備檢測領域有著廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]郭東(dong) .無線測溫係統在高壓電氣設備上的應用.

[2]萬(wan) 千雲(yun) . 電力係統運行實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版．

作者簡介：

簡婷，女，現任職於(yu) 开云体育手机下载教程。主要從(cong) 事溫度在線監測係統的研發與(yu) 應用。