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淺析無線測溫技術(shù)在企業(yè)電力系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用

更新時間：2022-11-11

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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: 電力系統(tǒng)是水泥企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備運轉(zhuǎn)的重要組成部分，電力系統(tǒng)安全運行直接影響企業(yè)安全生產(chǎn)和效益。如何利用信息化技術(shù)實現(xiàn)重點設(shè)備的實時檢測，及時發(fā)現(xiàn)隱患并采取措施，避免發(fā)生設(shè)備安全事故，是企業(yè)重點關(guān)注的方向。溫度是維護電力設(shè)備是否正常運行的重要監(jiān)控參數(shù)，電力設(shè)備的溫度過高超出上限可能會發(fā)生故障或出現(xiàn)事故，通過對電力系統(tǒng)設(shè)備溫度參數(shù)的實時監(jiān)控，可以準確及時掌握電力設(shè)備運行溫度變化趨勢，分析判斷超溫報警信息，有針對性地制定預(yù)防措施，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)防性維護，延長使用壽命、保證安全運行。隨著無線測溫技術(shù)的推廣應(yīng)用，很好解決了因運行溫度不能及時監(jiān)控造成故障或事故的問題。

關(guān)鍵詞: 電力設(shè)備; 溫度; 無線測溫; 監(jiān)控

1 無線測溫實施必要性

電力測溫歷史悠久，之前傳統(tǒng)的測溫方式有試溫臘片法、紅外點溫儀測試法等。傳統(tǒng)的方法不太便于管理等原因，測溫的技術(shù)也在不斷的改進，到現(xiàn)在無線測溫系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時在線的監(jiān)測，這樣就能及時準確的發(fā)現(xiàn)故障然后進行維修。公司高壓柜等重要電力設(shè)備均為老型號設(shè)備，除變電站變壓器外絕大多數(shù)設(shè)備沒有溫度檢測裝置和手段，只能靠人工巡檢，通過測溫儀器實現(xiàn) ，人工巡檢存在不及時、不準確、不全面等問題。根據(jù)以往電力事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計，因電力設(shè)備局部發(fā)熱造成的事故時有發(fā)生，給企業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)營造成損失。

電力設(shè)備如高壓開關(guān)柜、高壓線纜連接頭、刀閘開關(guān)等重要設(shè)備，在長期運行中，容易出現(xiàn)表面氧化腐蝕，緊固螺栓松動，電連接設(shè)備老化等問題。還有一些電力設(shè)備長期過載運行，導(dǎo)致問題觸點溫度逐漸上升，進而加速氧化，惡性循環(huán)。甚至發(fā)生熔融、燃燒、爆炸等各種安全事故，產(chǎn)生的損失無法挽回。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是和遠智能新推出的電力設(shè)備監(jiān)測管控的一套解決方案，能夠?qū)崟r有效的監(jiān)測設(shè)備溫度、管控異常，防止輸配開關(guān)于未“燃"。

電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由無源無線測溫傳感器、電氣接點無線測溫裝置構(gòu)成，可以在大范圍內(nèi)實現(xiàn)設(shè)備溫度的無線監(jiān)測，實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控。電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)通過對各類型高壓開關(guān)柜、高壓線纜運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和預(yù)警，從而有效防范惡性電力事故。

電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是在線監(jiān)測接點的溫度，當(dāng)其超過某一設(shè)定值或三相溫度不平衡時，發(fā)出本地和遠程報警信號，提示生產(chǎn)維護人員及時發(fā)現(xiàn)故障前兆，和遠智能電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)對高壓電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有非常重要的意義。

因為傳統(tǒng)的測溫方式要么就是需要人為干預(yù)，要么就是造價高、周期長、不便管理并且存在局限性，所以配電溫度監(jiān)測系統(tǒng)的性價比高并且實時性強，鑒于它能夠滿足人們更多的需求所以會成為監(jiān)測高壓環(huán)境中監(jiān)測溫度的一種重要手段。

2 無線測溫技術(shù)特點

2.1 無線測溫系統(tǒng)構(gòu)成

溫度傳感器、無線測溫收發(fā)器、測溫顯示終端、計算機平臺。電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、接收單元、顯示單元及軟件平臺組成。溫度傳感器直接安裝于發(fā)熱接點，通過無線射頻技術(shù)將測溫數(shù)據(jù)發(fā)送至接收單元，最終可將數(shù)據(jù)上傳至集中顯示主機。

2.2 作用

溫度在線監(jiān)測主要是針對高低壓開關(guān)柜內(nèi)母排搭接點，斷路器觸頭、電纜接頭等電氣連接點的溫度進行監(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)熱成為隱患，溫度在線監(jiān)測能夠提升設(shè)備保障，及時、持續(xù)反映設(shè)備運行狀態(tài)，避免事故的發(fā)生，降低設(shè)備事故率。

2.3 范圍

無線測溫多應(yīng)用于電纜接頭測溫、觸頭測溫、母排測溫、柜內(nèi)環(huán)溫、變壓器測溫、表面測溫、橋架、較長電纜測溫、電動機表面、內(nèi)部繞組測溫等部位。

2.4 特點

無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計就是專門針對高壓帶電運行的設(shè)備來進行溫度實時監(jiān)控的，所謂實時監(jiān)控就是能夠?qū)崿F(xiàn)全天24h不間斷的溫度監(jiān)控，不同類型的溫度傳感器可以安裝在任意開關(guān)柜、配電箱、電線接頭等等高壓帶電設(shè)備上。測量數(shù)據(jù)準確，傳感器具有絕緣、防水、防腐的能力。

2.5 功能

溫度傳感器采用無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)了遠距離就能夠監(jiān)測高壓帶電體溫度監(jiān)測，后臺監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個系統(tǒng)收集到的信息進行儲存、記錄、處理、分析、輸出顯示、查詢、總結(jié)的作用，能夠有利于負責(zé)人做出準確的判斷，因為它的操作靈活和低功耗和密封性能良好等的作用，可以適用于任何的室內(nèi)外，所以測溫系統(tǒng)的靈活易用性也受到了眾多企業(yè)的青睞。電力系統(tǒng)在長時間運行的過程存在著很多的問題，比如電線的絕緣老化、高壓泄露、接頭松動等等問題，它們都是引起設(shè)備發(fā)熱和溫度升高的原因，如果不及時監(jiān)測出這種異常導(dǎo)致情況惡化就會引發(fā)短路甚至火災(zāi)，測溫系統(tǒng)是通過無線測溫傳輸?shù)姆绞絹斫邮諟囟鹊臄?shù)據(jù)，并且通過總線傳輸?shù)絧c機后臺顯示的，能夠?qū)崟r在線遠程監(jiān)測。

3 無線測溫技術(shù)應(yīng)用

3.1 溫度傳感器選型

溫度傳感器分為電池型無線測溫傳感器和CT 取電型無線測溫傳感器兩種。其中CT感應(yīng)取電，啟動電流大于等于5A。傳感器傳輸空曠距離150m 內(nèi)。

3.2 溫度范圍選擇

選擇溫度傳感器時的首要考慮因素是溫度范圍。例如，對于超過1000℃的操作環(huán)境，熱電偶通常是較好的選擇。但是，只有少數(shù)應(yīng)用涉及這種溫度。對于大多數(shù)工業(yè)、、汽車、消費者和通用嵌入式系統(tǒng) ，典型的工作溫度范圍要窄得多。當(dāng)使用基于半導(dǎo)體的組件時，范圍甚至更有限。例如，用于商業(yè)和消費類應(yīng)用的MCU的額定溫度為0 ~ 85℃ 。用于工業(yè)應(yīng)用的MCU可將范圍擴展至－40 ~ 100 ℃ ，而汽車 MCU 需要在－40 ~ 125℃ 的溫度范圍內(nèi)工作。因此，工程師通常可以選擇使用任何標準類型的溫度傳感器。

3.3 外形封裝

溫度檢測組件需要不同的包裝，取決于正在測量的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。例如，基于半導(dǎo)體的傳感器不能直接浸入熱油中。低成本傳感器可以選擇環(huán)氧涂層的封裝。對于更高溫度的操作，溫度傳感器可以密封在玻璃中。這可以保護它溫度探頭免受其他環(huán) 境因素的影響，包括液體和碎屑。傳感器也可以放置在不銹鋼外殼中，以提高穩(wěn)定性。外殼所需的復(fù)雜程度越高，傳感器的成本就越高。

3.4 傳感器形式

傳感器還有各種形狀和尺寸。為應(yīng)用選擇合適的傳感器可以提高性能，響應(yīng)能力和可靠性。例如，所有溫度傳感器由于通過它們的功率而經(jīng)受自加熱。這種自加熱會提高傳感器周圍的環(huán)境溫度，從而引入并對精度產(chǎn)生負面影響。使用 NTC熱敏電阻，可以增加傳感器的質(zhì)量，以減少由于自加熱引起的。即使是小尺寸的變化也會對減少自熱產(chǎn)生很大影響。例如，與2×2×2mm 熱敏電阻相比3×3×3mm 熱敏電阻的體積/ 質(zhì)量大于3倍。只有熱敏電阻才能實現(xiàn)這種靈活性。基于半導(dǎo)體的傳感器本質(zhì)上是固定的。由于RTD和熱電偶都是以電線為基礎(chǔ)的，這限制了工程師調(diào)整質(zhì)量以減少自熱的能力。

3.5 無線測溫應(yīng)用效果

無線測溫首先是無線發(fā)射模塊的測溫傳感器裝置于各測溫點，休普電子研發(fā)的傳感器對于各種開關(guān)柜和電氣設(shè)備都可以應(yīng)用，有的不需要連接線直接通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒉杉臏囟葦?shù)據(jù)發(fā)送到主機上。主機軟件完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲、曲線和報表生成，方便直觀看到溫度數(shù)據(jù)的變化趨勢。

其實主機采集到的數(shù)據(jù)可以傳送到后臺上，并且通過云端大數(shù)據(jù)就能夠?qū)崿F(xiàn)異地監(jiān)測。使用起來非常的方便，達到隨時隨地監(jiān)控的目的。

水泥企業(yè)電力系統(tǒng)使用無線測溫系統(tǒng)可以大大減少人員巡檢，從而也避免無效巡檢和漏檢等。如有超溫預(yù)警就會有蜂鳴聲報警聲，而且可以通過溫度變化趨勢圖分析現(xiàn)場的實際情況，制定相應(yīng)的預(yù)防和解決問題的措施，能夠大大減少電氣事故的發(fā)生率。

4 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

4.1 概述

電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)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(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)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(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)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(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴重故障發(fā)生。

4.2 應(yīng)用場所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、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(shè)備的溫度監(jiān)測。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5 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(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

5.1 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)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)。

5.2 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

5.3 運行報表：查詢及打印各測溫點對應(yīng)時間的溫度數(shù)據(jù)。

5.4 實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y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?qū)λ惺录l(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。

5.5 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。

6 系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)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(wǎng)關(guān)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(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

7 結(jié)語

無線測溫技術(shù)在水泥企業(yè)的應(yīng)用有效解決了老設(shè)備人工巡檢不及時的問題，尤其是設(shè)備運行過程中人工無法檢查的重點部位，通過安裝無線測溫裝置，實現(xiàn)了重點部位溫度實時監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題及隱患，避免電力事故的發(fā)生，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]李炳福．無線測溫技術(shù)在企業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介：

吳柯霓，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司