摘要：為了避免輸送電力資源的設備，如傳輸線(xiàn)纜、變壓器、高壓開(kāi)關(guān)等由于連接部分過(guò)熱而發(fā)生損壞事故，研制了一種無(wú)線(xiàn)測 溫系統，用于檢測高壓設備器件的運行情況，及時(shí)消除安全隱患。 

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫系統；高壓電氣設備；溫度傳感器；無(wú)線(xiàn)溫度檢測器

0前言

近年來(lái)隨著(zhù)電子設備的廣泛應用，企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中使用的電力負荷也隨之加重，經(jīng)常會(huì )發(fā)生因負載過(guò)多而導致電路設備燒毀的情況，對企業(yè)造成不小的財產(chǎn)損失。為有效檢測設備運行時(shí)的溫度變化狀況，研制了一種無(wú)線(xiàn)測溫系統，利用溫度傳感器與無(wú)線(xiàn)傳輸系統相結合的方法，達到實(shí)時(shí)監測設備溫度變化的目的。

1 無(wú)線(xiàn)測溫系統結構分析

無(wú)線(xiàn)測溫系統由兩部分組成，一部分是實(shí)時(shí)監測溫度的硬件結構，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(kāi)關(guān)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(diǎn)一般處于同一 電位，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將 所得數據傳輸并顯示到控制分析器件中。為保證該測溫系統 的用電安全，高壓工作部分與低壓工作部分應實(shí)現電氣隔離， 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(gè)通道，以實(shí)現對多個(gè)位置的實(shí)時(shí)監測和數據處理，之后將接收器收到的數據通過(guò)串口或者并口數據 線(xiàn)傳輸到計算機中，由事先編輯好的程序進(jìn)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?/span>Pt 100熱電偶傳感器，測量精度為0.1 C。無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)溫度傳感器 通常要用高溫高壓的熱縮管進(jìn)行封裝，還要具備一定的防水 防塵能力，以滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間工作需求。由于無(wú)線(xiàn)溫度檢測系統的工作空間一般都比較小，因此在封裝時(shí)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(shí)，可利用耐高溫的尼龍絲或粘貼的方法將已經(jīng)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(xiàn)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，應根據精度和誤差要求進(jìn)行選擇。

1.2無(wú)線(xiàn)溫度檢測器

無(wú)線(xiàn)溫度檢測器有多個(gè)接收通道，可同時(shí)對來(lái)自多個(gè)位置的測量數據進(jìn)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(gè)安全范圍，檢測器在接收到數據之后與設定閾值進(jìn)行對比，一旦發(fā)現溫度高于閾值就轉入故障處理模塊，檢測器顯示屏上會(huì )輸出警告字樣，同時(shí)輸出一系列高低電平以驅動(dòng)報警指示燈和音響工作。

1.3實(shí)時(shí)溫度檢測軟件系統

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

2無(wú)線(xiàn)測溫系統的技術(shù)優(yōu)勢及適用范圍

無(wú)線(xiàn)測溫系統的通信頻段一般設置為2.3~2 .5 GHz，處于 高頻波段，抗干擾力強。通信技術(shù)選擇ZigBee技術(shù)，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(diǎn)，實(shí) 時(shí)處理能力強。溫度傳感器中安裝有天線(xiàn)，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(cháng)。 傳感器使用二進(jìn)制編碼，處理分析方便。

溫度傳感器在使用時(shí)應用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，不需外接數據 線(xiàn)，系統安全性能高，漏電風(fēng)險小。 由于溫度傳感器在信息傳 輸時(shí)不需要使用外部數據線(xiàn)， 因此不會(huì )受到溫度、濕度、灰塵、 振動(dòng)等的影響，數據傳輸穩定性高，抗干擾力強。溫度傳感 器與計算機連接并通過(guò)計算機中的軟件對檢測數據進(jìn)行處理 和分析，具有良好的實(shí)時(shí)性，同時(shí)還可節省人力資源，提高工 作效率。與傳統的紅外測溫傳感器相比，本研究提出的無(wú)線(xiàn)測 溫系統不需要人工進(jìn)行操作，受周?chē)h(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(wú)線(xiàn)測溫系統工作范圍為35 kV以下高壓開(kāi) 關(guān)、繼電器以及多種接觸點(diǎn)，地下電纜的檢測電壓為 110 kV，在使用時(shí)要注意工作電壓的限制。

3無(wú)線(xiàn)測溫系統的應用實(shí)例

無(wú)線(xiàn)測溫系統繼研發(fā)以來(lái)，受到了廣大生產(chǎn)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(kāi)關(guān)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(xiàn)纜、配電器、變壓器以及大功率 負載中。其中的觸頭和接點(diǎn)通常是固定封裝，位置比較隱秘， 使用時(shí)間較長(cháng)會(huì )發(fā)生氧化損壞、接口松動(dòng)等現象，從而導致開(kāi)關(guān)柜的電阻大，在使用過(guò)程中產(chǎn)生熱量增多，使得金屬膨 脹、氧化，電阻進(jìn)一步大，久而久之形成惡性循環(huán)。使用人工方法進(jìn)行溫度檢測無(wú)法得到實(shí)時(shí)信息，不能及時(shí)發(fā)現突發(fā)事 故隱患，可能會(huì )釀成安全事故。為解決因高壓開(kāi)關(guān)柜溫度檢測 不及時(shí)而帶來(lái)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(wú)限溫度在線(xiàn)監測系統，實(shí)現了對變 電站高壓開(kāi)關(guān)柜內觸點(diǎn)和電纜接頭溫度的實(shí)時(shí)連續監測，可 及時(shí)發(fā)現溫度過(guò)熱情況并進(jìn)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(chǎng)中分別配備有功率為30 MW、60 MW 和13.5 MW的發(fā)電機組，數量在1~3臺不等，主要功能是為工 廠(chǎng)供水、供電、供暖。近幾年來(lái)工廠(chǎng)用電需求逐漸增多，電氣設 備也進(jìn)行了一定的改造，用電負荷日益大。5年前該工廠(chǎng)在 檢修時(shí)發(fā)現發(fā)電機組接線(xiàn)部分由于過(guò)熱而發(fā)生了一定程度的 損壞，安全隱患很高，因此工廠(chǎng)引入了無(wú)線(xiàn)測溫系統，并將溫 度傳感器處理系統與計算機后臺連接，工作人員可以及時(shí)全 面掌握設備運行情況，排除安全隱患。

4安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統

4.1概述

電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、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(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS 485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)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(kāi)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(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

4.2應用場(chǎng)所

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

4.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

4.4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(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

2）溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

3）運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

4）實(shí)時(shí)告警：系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

5）歷史事件查詢(xún)：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

4.5系統硬件配置

溫度在線(xiàn)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(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

5結束語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)測溫系統由溫度傳感器、通信系統、顯示系統等組成，并通過(guò)數據線(xiàn)或者通信芯片與上級計算機連接，可以實(shí)現對多個(gè)高壓電氣設備溫度的在線(xiàn)監測預處理，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現隱患，保證生產(chǎn)設備的性能。無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)無(wú)需使用外部電線(xiàn)，可以有效減少傳輸過(guò)程中的電容耦合和 電感耦合，實(shí)現高壓環(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(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用前景。

參考文獻

[1] 郭東.無(wú)線(xiàn)測溫系統在高壓電氣設備上的應用.

[2] 萬(wàn)千云. 電力系統運行實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國電力出版社，2003.

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版．