簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為了避免輸送電力資源的設備，如傳輸線纜、變壓器、高壓開關等由于連接部分過熱而發(fā)生損壞事故，研制了一種無線測 溫系統(tǒng)，用于檢測高壓設備器件的運行情況，及時消除安全隱患。 

關鍵詞：無線測溫系統(tǒng)；高壓電氣設備；溫度傳感器；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(yè)在生產過程中使用的電力負荷也隨之加重，經常會發(fā)生因負載過多而導致電路設備燒毀的情況，對企業(yè)造成不小的財產損失。為有效檢測設備運行時的溫度變化狀況，研制了一種無線測溫系統(tǒng)，利用溫度傳感器與無線傳輸系統(tǒng)相結合的方法，達到實時監(jiān)測設備溫度變化的目的。

1 無線測溫系統(tǒng)結構分析

      無線測溫系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是實時監(jiān)測溫度的硬件結構，即溫度傳感器，另一部分是傳輸并顯示檢測結果的 結構，本研究將其集成在溫度檢測器中。溫度傳感器一般位于 高壓開關柜、電纜接頭、保險絲等接口處，為保證測量精度，傳 感器與被測點一般處于同一 電位，然后通過無線傳輸技術將 所得數(shù)據(jù)傳輸并顯示到控制分析器件中。為保證該測溫系統(tǒng) 的用電安全，高壓工作部分與低壓工作部分應實現(xiàn)電氣隔離， 以免發(fā)生漏電等事故。溫度接收裝置一般安裝在工作器件的外表面，并設置有多個通道，以實現(xiàn)對多個位置的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理，之后將接收器收到的數(shù)據(jù)通過串口或者并口數(shù)據(jù) 線傳輸?shù)接嬎銠C中，由事先編輯好的程序進行分析和處理。

1.1溫度傳感器

      溫度傳感器的主要功能是將溫度信號轉變?yōu)殡娦盘?，常用的有Pt 100熱電偶傳感器，測量精度為0.1 C。無線溫度傳感器除溫度檢測元件外，還包括供電電源、測量電路、邏輯控制電路以及一定頻率下的無線通信電路，溫度傳感器要與被測物體表面緊密接觸。為了適應高溫工作環(huán)境，無線溫度傳感器 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。由于無線溫度檢測系統(tǒng)的工作空間一般都比較小，因此在封裝時應盡量減小其體積，以適應工作環(huán)境。

      在使用溫度傳感器時，可利用耐高溫的尼龍絲或粘貼的方法將已經封裝好的溫度檢測器固定于物體表面，但要注意保持接觸的緊密度，以減少測量誤差。溫度傳感器應有比較寬 的線性工作范圍，一般選擇-55~130 C的傳感器，對于不同的工作環(huán)境，應根據(jù)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接收通道，可同時對來自多個位置的測量數(shù)據(jù)進行處理并顯示。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安全范圍，檢測器在接收到數(shù)據(jù)之后與設定閾值進行對比，一旦發(fā)現(xiàn)溫度高于閾值就轉入故障處理模塊，檢測器顯示屏上會輸出警告字樣，同時輸出一系列高低電平以驅動報警指示燈和音響工作。

1.3實時溫度檢測軟件系統(tǒng)

      為降低工作人員的工作量，技術人員設計開發(fā)了與上述無線溫度檢測系統(tǒng)相匹配的實時溫度檢測軟件，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理。該軟件安裝于與無線溫度檢測系統(tǒng)相連接的計 算機上，具備溫度顯示功能、數(shù)據(jù)存儲功能、歷史數(shù)據(jù)分析對比功能、故障警示功能和設備運行狀態(tài)分析功能，可以幫助技 術人員處理海量數(shù)據(jù)，提煉有用信息，對各個設備溫度的變化情況進行對比和分析，及時匯報異常狀態(tài)，保證各個設備的安 全運行。同時，該軟件還具有強大的數(shù)學計算功能和可視化能力，可以將一段時間內的數(shù)據(jù)以曲線圖的方式展示，并標注其中的異常點，提醒維修人員檢查。

2 無線測溫系統(tǒng)的技術優(yōu)勢及適用范圍

      無線測溫系統(tǒng)的通信頻段一般設置為2.3~2 .5 GHz，處于 高頻波段，抗力強。通信技術選擇ZigBee技術，適用于 短距離通信，使用復雜度較低，具有低功耗、低成本的優(yōu)點，實 時處理能力強。溫度傳感器中安裝有天線，可以保證通信效 率，體積較小，便于安裝和使用，內部采用鋰電池供電，使用壽 命長。 傳感器使用二進制編碼，處理分析方便。

      溫度傳感器在使用時應用無線傳輸技術，不需外接數(shù)據(jù) 線，系統(tǒng)安全性能高，漏電風險小。 由于溫度傳感器在信息傳 輸時不需要使用外部數(shù)據(jù)線， 因此不會受到溫度、濕度、灰塵、 振動等的影響，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高，抗力強。溫度傳感 器與計算機連接并通過計算機中的軟件對檢測數(shù)據(jù)進行處理 和分析，具有良好的實時性，同時還可節(jié)省人力資源，提高工 作效率。與傳統(tǒng)的紅外測溫傳感器相比，本研究提出的無線測 溫系統(tǒng)不需要人工進行操作，受周圍環(huán)境、設備構造的影響比 較小，測量精度比較高。

      目前研制的無線測溫系統(tǒng)工作范圍為35 kV以下高壓開 關、繼電器以及多種接觸點，地下電纜的檢測電壓為 110 kV，在使用時要注意工作電壓的限制。

3 無線測溫系統(tǒng)的應用實例

      無線測溫系統(tǒng)繼研發(fā)以來，受到了廣大生產企業(yè)的青睞， 應用十分廣泛，英美等發(fā)達國家對這方面的研究起步較早，我 國雖然研發(fā)較晚，但也取得了一系列成果，尤其是近幾年發(fā)展十分迅速。

      高壓開關柜即電路中的斷電保護器，主要應用于高壓傳輸設備中的發(fā)電設備、傳輸線纜、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， 使用時間較長會發(fā)生氧化損壞、接口松動等現(xiàn)象，從而導致開關柜的電阻大，在使用過程中產生熱量增多，使得金屬膨 脹、氧化，電阻進一步大，久而久之形成惡性循環(huán)。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(fā)現(xiàn)突發(fā)事 故隱患，可能會釀成安全事故。為解決因高壓開關柜溫度檢測 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(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對變 電站高壓開關柜內觸點和電纜接頭溫度的實時連續(xù)監(jiān)測，可 及時發(fā)現(xiàn)溫度過熱情況并進行處理，避免了多起事故的發(fā)生。

      某化工集團自備發(fā)電廠中分別配備有功率為30 MW、60 MW 和13.5 MW的發(fā)電機組，數(shù)量在1~3臺不等，主要功能是為工 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(fā)現(xiàn)發(fā)電機組接線部分由于過熱而發(fā)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系統(tǒng)，并將溫 度傳感器處理系統(tǒng)與計算機后臺連接，工作人員可以及時全 面掌握設備運行情況，排除安全隱患。

4 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

4.1概述

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

      Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該系統(tǒng)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(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

4.2應用場所

      適合在泛在電力物聯(lián)網、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。

4.3系統(tǒng)結構

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4.4系統(tǒng)功能

      測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

      1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

      2）溫度曲線：查看每個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(shù)據(jù)。

      4）實時告警：系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)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）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

4.5系統(tǒng)硬件配置

      溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5 結束語

      無線測溫系統(tǒng)由溫度傳感器、通信系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等組成，并通過數(shù)據(jù)線或者通信芯片與上級計算機連接，可以實現(xiàn)對多個高壓電氣設備溫度的在線監(jiān)測預處理，幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)隱患，保證生產設備的性能。無線傳輸技術無需使用外部電線，可以有效減少傳輸過程中的電容耦合和 電感耦合，實現(xiàn)高壓環(huán)境檢測設備與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.無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設備上的應用.

[2]萬千云. 電力系統(tǒng)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(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版．

作者簡介：

簡婷，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)與應用。