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

摘 要: 電力系統(tǒng)是水泥企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分，電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(shí)現(xiàn)重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測，及時(shí)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(diǎn)關(guān)注的方向。溫度是維護(hù)電力設(shè)備是否正常運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)控，可以準(zhǔn)確及時(shí)掌握電力設(shè)備運(yùn) 行溫度變化趨勢，分析判斷超溫報(bào)警信息，有針對性地制定預(yù)防措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)防性維護(hù)，延長使用壽命、保證安全運(yùn)行。隨著無線測溫技術(shù)的推廣應(yīng)用，很好解決了因運(yùn)行溫度不能及時(shí)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

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(diǎn)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(jìn) ，到現(xiàn)在無 線測溫系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測 ，這樣就能及時(shí) 準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)故障然后進(jìn)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(shí)現(xiàn) ，人工巡檢存在不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不全面等問題。根據(jù)以往電力事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，因電力設(shè)備局部發(fā)熱造成的事故時(shí)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(yùn)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(yùn)行，導(dǎo)致問題觸點(diǎn)溫度逐漸上升，進(jìn)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(yuǎn)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(shí)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(diǎn)無線測溫裝置構(gòu)成，可以在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備溫度的無線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)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(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(diǎn)的溫度，當(dāng)其超過某一設(shè)定值或三相溫度不平衡時(shí)，發(fā)出本地和遠(yuǎn)程報(bào)警信號，提示生產(chǎn)維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障前兆，和遠(yuǎn)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(yùn)行具有非常重要的意義。

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的測溫方式要么就是需要人為干預(yù)，要么就是造價(jià)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(jià)比高并且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，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。

2.1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(jì)算機(jī)平臺。電氣接點(diǎn)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(diǎn)， 通過無線射頻技術(shù)將測溫?cái)?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(jī)。

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(diǎn)，斷路器觸頭、電纜接頭等電氣連接點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點(diǎn)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(shí)、持續(xù)反映設(shè)備運(yùn)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(jī)表面、內(nèi)部繞組測溫等部位。

2.4特點(diǎn)

無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是專門針對高壓帶電運(yùn)行的設(shè)備來進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控的，所謂實(shí)時(shí)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(zhǔn)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?shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)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)收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)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(fù)責(zé)人做出準(zhǔn)確的判斷，因?yàn)樗牟僮黛`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(shí)間運(yùn)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(shí)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(jī)后臺顯示的，能夠?qū)崟r(shí)在線遠(yuǎn)程監(jiān)測。

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(shí)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)、醫(yī)療、汽車、消費(fèi)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(shí)，范圍甚至更有限。例如，用于商業(yè)和消費(fèi)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(kuò)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?？梢赃x擇使用任何標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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 ，從而引入誤差并對精度產(chǎn)生負(fù)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誤差。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(shí)現(xiàn)這種靈活性?；诎雽?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)量以減少自熱誤差的能力。

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(diǎn) ，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(jī)上。主機(jī)軟件完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲、曲線和報(bào)表生成，方便直觀看到溫度數(shù)據(jù)的變化趨勢。

其實(shí)主機(jī)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(dá)到隨時(shí)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(bào)警聲，而且可以通過溫度變化 趨勢圖分析現(xiàn)場的實(shí)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。

4.1概述

電氣接點(diǎn)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(yùn)行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點(diǎn)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(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)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(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)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(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)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(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)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(jī)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

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)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(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

5.2溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

5.3運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

5.4實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)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(shí)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、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(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

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(shí)的問題，尤其是設(shè)備運(yùn)行過程中人工無法檢查的重點(diǎn)部位，通過安裝無線測溫裝置，實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)部位溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)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(jià)值。

[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(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.