基于無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設備上的應用研究

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著鋼鐵企業(yè)的快速發(fā)展，對電力的需求也越來越大。許多供電設備需要常年運行，而一些設備，如變壓器、傳輸電纜、高壓開關等連接部件容易因發(fā)熱而損壞。因此，如何對供電設備的溫度進行監(jiān)測，已成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展中要解決的首要問題?；诖?，本文探討了無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設備中的應用，僅供參考。

關鍵詞：無線測溫系統(tǒng)；高壓電氣；優(yōu)勢；溫度傳感器

0引言

隨著科技的不斷發(fā)展與進步，很多新興技術被應用到鋼鐵企業(yè)的電氣控制系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)在運行的過程中會有大量的熱量產生。而如何調控整個系統(tǒng)的溫度是電力發(fā)展過程中首先要解決的問題。在變電站中，由于工作的特殊性，會涉及到許多重要的設備、儀器。而這些設備的造價較高，且大多使用壽命較長，在使用的過程中很容易出現設備損壞的情況。同時，由于在發(fā)電過程中會產生一定的熱量，若不能及時被疏散，將會引起局部的溫度過高，甚至引起火災，對員工和企業(yè)的生命以及財產安全帶來嚴重的威脅。

1無線測溫系統(tǒng)結構分析

無線測溫系統(tǒng)就是可以自主、實時的對溫度進行監(jiān)控，若發(fā)現溫度過高，便會給工作人員傳達信息，好讓工作人員可以及時的調控溫度。無線測溫系統(tǒng)由實時監(jiān)測溫度（溫度傳感器）和負責傳輸并顯示結果的兩個結構組成。其與以往常規(guī)的測溫系統(tǒng)相比，沒有具體的傳輸設備，優(yōu)勢在于利用無線的方式將信息進行傳達。溫度傳感器所處的位置一般在電纜接頭、高壓開關柜、保險絲等接口處，其能夠直接檢測此部分的溫度，之后將監(jiān)測的溫度結果借助無線技術傳輸、顯示在控制分析器件中。此外，高壓和低壓的各自工作部分需要采用電氣隔離，以保證測溫系統(tǒng)的安全性，規(guī)避漏電等危險事件的發(fā)生。而接收信息的部分則需安置在特定的位置，并設置多個信息傳導通道，以便及時接收并顯現出所接收到的溫度信息。此外，因為接收裝置以及傳導裝置所涉及的種類以及數量較多，所以還能夠分析處理溫度有關的信息，然后利用無線網絡將信息傳導給工作人員，進而完成對溫度的實時監(jiān)控。

1.1溫度傳感器

溫度傳感器主要是將溫度信號轉換成電信號，可以測量電路、邏輯控制電路、供電電源等，并具備防水防塵效果，可適應長時間工作。但要注意測量期間，需要將溫度傳感器與待測物體表面密切接觸（可采用耐高溫尼龍絲或粘貼的方法），減少測量誤差，并封裝高溫和高熱縮管，以適應高溫工作。此外，為了保證溫度傳感器的線性工作范圍，應選用-55～130℃的傳感器，并根據不同的工作場所、環(huán)境，合理的控制精準度和誤差。

1.2無線溫度檢測器

目前的無線溫度檢測器實現了多個信息接收通道，使其可以同時顯示、處理多個方位的監(jiān)測數據。在檢測器中，設有由工作人員預先設置的故障處理模塊和閾值判定模塊，一旦監(jiān)測的數據與設定的閾值不符合，則會直接傳輸至故障處理模塊。探測器將顯示警告字樣、高低電平、驅動報警指示燈、聲音等。此外，無效溫度檢測儀還可以進行信息傳輸，將數據線或串口/并行通信芯片連接到計算機上，可以遠程監(jiān)控，同時分析多種工況，以便及時發(fā)現異常情況，及時處理安全隱患。

1.3實時溫測軟件系統(tǒng)

實時溫測軟件系統(tǒng)的研發(fā)，解決了人力匱乏的問題，減少了人員的工作量，并實現了實時溫度測量和實時數據處理、分析，將其與無線檢測系統(tǒng)相連，借助計算機實現顯示溫度、與歷史數據相比較、存儲數據、故障預警、設備運行狀態(tài)分析等功能，以便幫助工作人員及時明確目前測溫結果以及異常情況，確保各個設備正常的運轉，此外，通過計算機的計算能力以及可視化能力，可以將溫度的變化生動顯示出來，使工作人員直觀的判斷出異常點，及時處理，便于維修。

2無線測溫系統(tǒng)技術的優(yōu)勢及應用范圍

2.1無線測溫系統(tǒng)的技術優(yōu)勢

（1）無線測溫系統(tǒng)抗干擾能力強，且具備低功耗、低成本、實時處理能力強、使用復雜度低等優(yōu)勢，其通信頻段一般在2.3～2.5GHz區(qū)間，處于高頻波段。

（2）無線測溫系統(tǒng)中的溫度傳感器裝有天線，不僅縮小了面積，同時還可以保證工作效率，即通訊效果，并提升了簡便性，方便安裝和使用，加上該測溫系統(tǒng)采用鋰電池供電，會*大限度延長壽命。

（3）無線測溫系統(tǒng)中的傳感器使用二進制編碼，處理分析更為方便。

（4）無線測溫系統(tǒng)中的溫度傳感器利用了無線傳輸技術，不再需要傳統(tǒng)的外置數據線，降低了漏電等安全風險，提升整體工作的安全性，同時也因為不需要留置外置數據線，使得目前的無線測溫系統(tǒng)具備較強的抗干擾能力，也不會受到振動、溫度、灰塵等外界影響，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（5）無線測溫系統(tǒng)中的溫度傳感器與計算機相連，可以利用互聯網技術進行數據的分析和處理，*大限度的節(jié)省了人力，提升工作效率。

（6）信息傳導方面，無線測溫系統(tǒng)使用的是無線通信技術，操作難度小，且對能源的消耗較小，尤其是市場造價低，具有較強的經濟效益。

2.2無線測溫系統(tǒng)的適用范圍

無線測溫系統(tǒng)中采用了ZiBee技術，尤為適用于短距離通信，且隨著技術的發(fā)展，使其工作范圍包括：35kV以下高壓開關、110kV以下地下電纜、多種接觸點、繼電器。并于使用過程中注意限制工作電壓。

3無線測溫系統(tǒng)應用實例

無線測溫系統(tǒng)，作為21世紀電力行業(yè)的重要發(fā)展，自從問世以來，就在電氣行業(yè)中有很廣泛的應用，隨著無線測溫系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，其工作的效率和產生的效益，被廣大企業(yè)所認可并青睞。雖然我國相比英美等發(fā)達國家腳部的趨勢。

實例一：

高壓開關柜即電路中的斷電保護器，多應用于高壓傳輸設備中的發(fā)電設備、變壓器、大功率負載、配電器、傳輸線纜中，傳統(tǒng)電氣行業(yè)中，可以通過較多的設備來輔助電路控制，其中*為常見的就是對于電路斷電保護系統(tǒng)，即在電路運轉達到某種負荷或溫度過高時，該系統(tǒng)可以自動切斷電路供應，預防發(fā)生安全事故，這說明，在高壓設備中，各個接口都是預先固定好的，且位置隱秘，更換困難，隨著時間推移，故障發(fā)生率提升，并增加電阻，產生較多熱量，形成惡性循環(huán)，降低安全性。如果采用人工測量溫度的方式，無法獲取實時的信息，還易因經驗的差異性，忽略潛在的問題，不能及時辨別安全隱患，從而造成安全事故，因此，為了規(guī)避這一不良風險，應引入無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，如河北宣化鋼鐵集團一樣，從而實現對變電站高壓開關柜內觸電和電纜接頭溫度的實時監(jiān)測，及時發(fā)現異常情況，及時對異常溫度過熱的情況進行處理，保證安全性，降低安全事故的發(fā)生率。

實例二：

某化工集團備有30MW、60MW、13.5MW不同功率的發(fā)電機組，數量1～3臺，作用：工廠供水、供電、供暖，由于負荷較大，且隨著近幾年工廠用電需求增多，電氣設備不斷的改造，進一步增加了用電的負荷量，從而使得該企業(yè)在多年以前檢修時發(fā)現發(fā)電組接線部分因過熱而產生的一定程度損壞，增加安全隱患。之后該企業(yè)投入了無線測溫系統(tǒng)，將溫度傳感器系統(tǒng)與計算機相連接，實現了實時監(jiān)測的情況，以便于工作人員及時掌握設備的實時情況，對于異常現象及時處理，及時排查安全隱患，保證該企業(yè)工廠的安全。

4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(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。

5系統(tǒng)結構

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

6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指ding時間的溫度數據。

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。

7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，實現變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

8結語

傳統(tǒng)電氣設備無法實現實時溫度監(jiān)測，也不具備全自動溫度監(jiān)測，設備落后，難以及時辨別異常溫度升高的情況，降低工作效率，加上部分電氣設備中的溫度監(jiān)測是定制完成，統(tǒng)一規(guī)格，導致應用范圍狹窄，并且缺乏測溫的統(tǒng)一規(guī)定，導致通用型不強，尤其是零件出現故障、損害后，難以替換，從而影響推廣性。因此，要想進行溫度監(jiān)測的技術革新，就需要結合目前實際情況，包括：高壓電氣企業(yè)的電站設備、溫度監(jiān)測需求等，制定出符合實際情況的全自動化溫度監(jiān)測系統(tǒng)，確保高壓電氣設備周期的穩(wěn)定運行。無線測溫系統(tǒng)又稱“無線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)"，其具備實時在線監(jiān)測、工作環(huán)境惡劣、安裝方便、預警及時等特點，可以有效保證高壓電氣設備的安全性。無線測溫系統(tǒng)由無線溫度傳感器、測溫通信終端（溫度接收儀）、溫度監(jiān)測預警工作站三部分組成，其中，無線溫度傳感器可以測量接觸點的溫度，無線溫度接收儀負責接收各無線溫度傳感器（探頭）測量和發(fā)送出的溫度數據，通過總線連接，將數據上傳至管理計算機，響應管理軟件命令，而工作站系統(tǒng)屬于無線測溫客戶端軟件，可以便于實時觀察到監(jiān)測的結果，包括溫度數據的變化曲線，以便及時發(fā)現溫度過熱、或急劇升溫到設置報警溫度立即報警。因此，在無線測溫系統(tǒng)的干預下，工作人員可以及時明確溫度測量結果，發(fā)現溫度變化，及時鑒別安全隱患，并處理，保證生產設備的效率以及安全性能，此外，無線傳輸技術摒棄了外置數據線，*大限度減少了傳輸過程中的電容、電感耦合，提升了高壓電氣設備的使用安全性。并且隨著該項技術的不斷普及，無線測溫系統(tǒng)已經不局限于電氣企業(yè)中，于各行各業(yè)都有了廣泛的推廣，在其作用下，工作人員可以進行嚴格監(jiān)管，通過遠程監(jiān)控，對溫度進行高效管理，*大限度的推動了我國的經濟發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介

任運業(yè)，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心相關產品的研發(fā)及應用。