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ATE200高壓柜無線測溫傳感器
更新時間：2022-11-14
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吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在金屬冶煉的過程中，電力運輸的損耗是一直存在的問題。隨著信息技術的不斷發展，各種電子設備也被逐漸應用到冶煉金屬的高壓系統中，由于電子設備的應用越來越廣泛，導致了系統所承受的電力負載也在不斷加重，常常會出現電器過載而導致電路過載的情況出現。因此實時監控系統中電器的溫度是一個急需解決的問題。無線測溫系統可以很好地對電路內部進行實時監控，減少安全隱患的出現。本文將對無線測溫技術在高壓系統中的應用進行簡要的闡述。
關鍵詞：高壓系統；電力運輸；應用實例；溫度傳感器；無線測溫技術
0 引言
??在實際的生產應用中，使用的無線測溫系統往往由溫度傳感器和無線溫度檢測器構成。這兩個部分一個負責對溫度的監測，即溫度傳感器；另一個負責將溫度傳感器傳輸過來的電信號進行收集和處理。溫度傳感器往往在距離被測點近的地方，且往往與被測點的電壓保持一致，因此溫度傳感器常常位于一些接口處。在溫度傳感器測量出待測點的具體溫度后，再通過無線傳輸技術將所得溫度的具體數據傳輸到顯示數據的模塊部分上，由分布廣泛的溫度接收器所接收，從而起到實時監控溫度的目的。需要注意的是，在無線測溫系統的高壓工作部分要和工作人員的低壓處理部分之間形成電氣隔離，來保證無線測溫系統的安全性能。接下來將對溫度傳感器和溫度檢測器這兩個重要的組成部分進行詳細的闡述。
1 無線測溫系統的組成部分
1.1 溫度傳感器
1.1.1 溫度傳感器在無線測溫系統中的主要功能
在實際的生產應用中，對溫度傳感器的測量精度要求為零點一攝氏度。溫度傳感器主要起到把溫度數值變成數據，即將熱信號轉變為脈沖電信號的作用。
1.1.2 溫度傳感器的內部組成
??溫度傳感器主要由檢測溫度的元件、測量電路、供電電源和一些其他的控制電路構成。這些控制電路一般被要求在一定頻率下的無線工作頻率下工作。
??由于電子設備的有些部位有溫度過高的情況出現，因此溫度傳感器的工作環境有時是惡劣的，所以對制作溫度傳感器的材質要求很高，尤其是溫度傳感器的外露部分，要求有耐高溫等性能，并且考慮到溫度傳感器的使用壽命等問題，制作材料還需要具有一定程度的防水性能和防塵性能，以盡量延長溫度傳感器的使用壽命，防止因更換溫度傳感器導致電子設備不能正常工作，影響到工廠的正常生產。
1.1.3 對溫度傳感器在實際生產中的一些要求
??在實際生產中要求溫度傳感器的可測溫度范圍區間是負五十五度到一百三十三度，這個可測溫度范圍是范圍區間，當然，根據溫度傳感器工作的不同環境，這一工作區間也應不斷調整。
??在將溫度傳感器固定在待測物體表面時，可以使用粘貼的方法，也可以使用耐高溫的材質，如耐高溫的尼龍絲等將溫度傳感器固定在物體的表面。由于溫度傳感器要求的精度較高，因此應將溫度傳感器和待測物體緊密接觸，以提高檢測精度，減小因距離而產生的測量，快時間檢測到安全隱患。
1.2 無線溫度檢測器
1.2.1 無線溫度檢測器的基本工作原理
??無線溫度檢測器往往是將多個溫度傳感器的數據進行接收并集中處理的，因此一個無線溫度檢測器具有多個接收數據的接口。檢測器內設置有危險檢測系統，控制無線溫度檢測器的工作人員會事先在無線溫度檢測器中設置好一個固定的溫度范圍為正常的溫度范圍，當無線溫度檢測器對溫度傳感器傳輸過來的數據進行接收處理后發現有超出這一溫度范圍的溫度數值時，便會提高電位觸發報警系統。報警系統通過顯示警報字樣及響鈴等來進行警報，達到監測溫度的效果。
1.2.2 無線溫度檢測器的其他功能
??一般來說，無線溫度檢測器會對超出的溫度進行警報處理，除此之外，在溫度基本在正常范圍時，無線溫度檢測器還可以通過數據接口接到工作人員的顯示屏中，讓工作人員可以 對電子設備內部的溫度進行一個實時的監控。即使在沒有超出溫度范圍時，也可以起到了解設備運行狀況的作用。
1.3 無線測溫系統的其他組成部分
??除了溫度傳感器和無線溫度檢測器這兩個主要組成部分之外，無線測溫系統往往要求在無線溫度檢測器后配備相應的溫度處理軟件等。由于隨著時間的增長，溫度數據也會不斷增多，工作人員的工作量也會逐漸增加，處理過多的數據需要大量的人力。溫度處理軟件的插入可以大大的減小工作人員的工作量，減少人力資源的浪費。使無線溫度檢測器得出的數據能得到更好的處理。并且這類軟件一般具有歷史數據的記錄功能，可以讓工作人員在分析歷史數據時得出電子設備內部過熱的原因，起到吸取經驗教訓的作用。
??同時，溫度處理軟件可對電子設備在某一溫度下的運行情況進行分析，在正常的溫度區間內也可對電子設備的工作狀態進行實時分析。具有數據處理功能的軟件還可以將設備一定時間內的溫度轉化為柱狀圖、折線圖、曲線圖等更直觀的形式，可以讓工作人員更加直觀地了解到近一段時間內電子設備
的工作情況，并及時對設備進行檢修。
2 無線測溫系統在高壓系統中進行應用的優點
2.1 無線測溫系統在通信技術方面的優勢
??由于無線測溫系統的通信頻段往往處在一個高頻波段，所以無線測溫系統具有抗干擾。而在實際的生產中，無線測溫系統中的通信并不具有太長的距離，所以短距離通信的波段具有穩定性強、構成簡單，成本耗能低等優良性能。同時，短距離通信還具有較強的實時數據處理能力，可以提高溫度顯示的時效性。
??無線測溫系統的主要組成部分之一溫度傳感器內部安裝有通信天線，在不占據額外體積的前提下也可在一定程度上提高通信效率。
2.2 無線測溫系統在能源損耗方面的優勢
??當前使用的無線測溫系統往往使用鋰電池內部供電，鋰電池具有方便、耗能低、使用壽命長、不用頻繁更換等優良特性。因此在能源損耗方面相較于其他系統具有一定優勢，并且
無線測溫系統的耗電量較小，不需要經常充電，因此也具有節約能源的優點。
2.3 無線測溫系統在其他方面具有的優勢
??由于無線測溫系統主要依賴于無線傳輸技術，所以溫度傳感器和無線溫度檢測器都不需要外接數據傳輸線，也就不存在數據線老化需更換的一系列突發情況，保障了數據傳輸的穩定性，從而無線測溫系統的數據傳輸也具有了很好的抗干擾。傳統紅外測溫系統由于依賴數據傳輸線來傳輸數據，。往往會更加受到溫度、濕度、壓強等因素的影響，數據傳輸線需要不定時檢查更換，降低了工作效率[4]。使用無線測溫系統對數據進行實時監控，由于無線測溫系統內部具有溫度處理軟件，因此可以大大節約人力的浪費，使人員分配更加的合理，與傳統紅外測溫系統相比，大大提高了工作效率。
3 無線測溫系統在實際使用中的注意事項
3.1 電壓的注意事項
??在實際生產中對無線測溫系統進行應用時，要注意無線測溫系統一般要求的電壓范圍在35千伏以下，地下電纜的要求在110千伏以下，只有嚴格遵守使用時的電壓要求，才能保證無線測溫系統在使用過程中落實到了安全用電，減小安全隱患的產生。
3.2 其他注意事項
??在無線測溫系統的高壓工作部分要和工作人員的低壓處理部分之間形成電氣隔離，來保證無線測溫系統的安全性能。
4 無線測溫技術在高壓系統中的應用
4.1 無線測溫技術在我國的應用現狀
??由于我國的無線測溫技術相對于歐美一些國家研究起步較晚，所以無線測溫技術開始應用的時間也較晚，但隨著我國近幾年對無線測溫技術的不斷研究，我國的無線測溫技術已經取得了一定的成果，隨著科學技術的不斷發展，我國對無線測溫技術的研發也在飛速進行當中。
4.2 無線測溫技術在高壓系統中的應用實例
4.2.1 無線測溫技術對檢測高壓開關柜溫度中的應用
??在高壓系統中，常常由高壓開關柜在系統中起到保護的作用，其具體功能與斷電保護器幾乎一致。高壓開關柜在高壓系統中有著十分廣泛的應用，尤其是在一些高壓傳輸設備和一些負載中常常得到應用。在傳輸器和配電線纜中也常常得到使用。而這些大功率負載的接口常常十分隱蔽，不便于對其進行定時檢查，因此時間較長這些接口就會自然的老化，發生氧化和松動等情況。
在接口老化后，高壓開關柜會發生膨脹，開關柜中的電阻進一步大，形成了一個惡性循環，如果溫度檢測不及時很容易造成電路超載失火等事故，而使用傳統的人工檢測方法顯然不能夠對高壓開關柜的溫度進行實時檢測，這就形成了很大的安全隱患。在實際的生產中引入無線測溫系統，可以對高壓開關柜的溫度進行實時監測，從而得知負載接口的老化情況，可以對其進行及時的更換，及時地對高壓開關柜溫度超出范圍進行監測，可以有效降低安全隱患的存在，減少事故的發生。
4.2.2 無線測溫系統在接線處的應用
??在工廠中常常會設置一些發電機組來維持工廠平時的用電用暖用水，而工廠規模不斷擴大的同時，發電機組也會進行相應的改造，可能會導致發電機組的負載過大，用電負荷大，很容易出現接線部分溫度過高的情況。引入無線測溫系統并接入顯示溫度的設備對接線處的溫度進行實時檢測，避免接線處溫度過高的情況出現，可以大大降低事故發生率。
4.3 無線測溫系統的發展前景
??無線測溫系統主要由溫度傳感器、無線測溫檢測器和溫度處理軟件構成。將無線測溫系統與工作人員的計算機或其他電子設備連接，可以對某點的溫度起到實時監測的作用。這種實時監測可以在安全事故發生之前對事故可能發生的點進行提前處理，來對事故進行有效地預防。
??合理地在高壓系統中應用無線測溫系統在幫助工作人員及時發現安全隱患的同時，還可以一定程度地提高工作人員的工作效率，保證生產設備的安全性能。并且由于無線測溫系
統無需外界數據傳輸線的特性，可以減少耦合情況的發生，可以很好地實現高壓中工作設備和工作人員數據處理設備的分離，即實現電氣隔離，提高了設備工作的安全性能。因此，無 線測溫系統在高壓系統中的安全檢測領域將有很好的前景。
5 安科瑞溫度在線監測系統
5.1 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 電阻過大而發熱成為安全隱患，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無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該系統具有遙信、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，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
5.2 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、變配電所等電力設備的溫度監測。
5.3 系統結構
溫度在線監測系統結構圖
5.4 系統功能
??測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。
2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
3）運行報表：查詢及打印各測溫點對應時間的溫度數據。
4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系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）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
5.5 系統硬件配置
??溫度在線監測系統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主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
6 結束語
??當今時代，隨著信息技術的不斷發展，各種電子設備也被逐漸應用到冶煉金屬的高壓系統中，因為電子設備的應用越來越廣泛，導致了系統所承受的電力負載也在不斷加重，常常會出現電器過載而導致電路過載的情況出現。因此實時監控系統中電器的溫度是一個急需解決的問題。無線測溫系統可以很好地對電路內部進行實時監控，減少安全隱患的出現。本文通過對無線測溫技術在高壓系統中的應用進行簡要的闡述，分析無線測溫系統的一些優良性能和使用時的重要事項，可見無線測溫系統可以減少人力財力的浪費，提高工作效率，并且具有較強的實時性，在未來的高壓系統中具有廣泛地使用前景。
參考文獻
[1]李國,郭輝,競劍鋒,馬占峰,殷青云.余能發電廠無線測溫技術在電氣系統的應用[J].冶金設備,2019,(S1):210-212.
[2]劉賓.無線測溫技術在高壓系統中的應用
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版．
作者簡介：吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事溫度在線監測系統的研發與應用。
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