關(guān)于電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)應(yīng)用的研究

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在時(shí)代不斷進(jìn)步的過程中電力事業(yè)占據(jù)著重要地位，同時(shí)也對電力行業(yè)提出更加嚴(yán)格的要求。在長期工作中，由于設(shè)備基礎(chǔ)變化、溫濕度變化、嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行、觸點(diǎn)氧化等原因造成的電力設(shè)備壓接不緊，觸頭接觸部分發(fā)生改變。電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)能為變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保證，是變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的又一可靠有效的技術(shù)手段?，F(xiàn)對實(shí)際變電站現(xiàn)場設(shè)備溫度過高的原因、電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)使用中發(fā)揮的作用和不足之處進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；無線測溫；應(yīng)用

0引言

伴隨著大機(jī)組、大容量和高電壓的迅速發(fā)展，電氣設(shè)備的運(yùn)行條件變得更加苛刻，隨之帶來設(shè)備故障率逐漸增加，排除故障時(shí)間越來越長，造成的經(jīng)濟(jì)損失也越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來電力系統(tǒng)發(fā)生的事故中有相當(dāng)一部分與電氣設(shè)備的發(fā)熱問題有關(guān)，因此，對電氣設(shè)備溫度的監(jiān)測顯得尤為重要。高壓電氣設(shè)備溫度監(jiān)測點(diǎn)都處于高電壓、大電流、強(qiáng)磁場的環(huán)境中，甚至有的監(jiān)測點(diǎn)還處在密閉的空間中，由于強(qiáng)電磁噪聲和高壓絕緣、空間的限制等問題，傳統(tǒng)的溫度測量方法無法適應(yīng)。所以，對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測、故障診斷和及時(shí)維修受到人們的高度重視。

1無線測溫技術(shù)的研究

1.1無線監(jiān)測系統(tǒng)的功能

在電氣設(shè)備內(nèi)部安裝一種傳感器，主要是非接觸式并且無源高精度的紅外傳感器，例如變壓器、開關(guān)柜以及封閉母線等等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對非接觸式的系統(tǒng)溫度采集。智能無線監(jiān)測系統(tǒng)的電纜及其附件的溫度測量是通過光線傳感器的作用進(jìn)行的,通過無線監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件與軟件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測,對無線監(jiān)測系統(tǒng)的后臺進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并且要對趨勢進(jìn)行分析，能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的隱患做到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)與預(yù)防，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)在故障出現(xiàn)前對問題進(jìn)行解決，及時(shí)扼殺電氣設(shè)備故障的萌芽。

1.2無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

無線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括測溫?cái)?shù)據(jù)采集、通信終端和通信管理三個(gè)主要部分構(gòu)成。測溫?cái)?shù)據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實(shí)現(xiàn)對重要部位溫度的測量，當(dāng)溫度的信號實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊時(shí)，就可以對設(shè)備進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)主要在開關(guān)與母線接點(diǎn)等關(guān)鍵部位。通信終端對測溫終端發(fā)出命令，將溫度值等信息傳輸?shù)綗o線通信的主要管理部位。通信終端是其他兩個(gè)部分的進(jìn)行交換的主要機(jī)構(gòu)，能夠通過對信息的收集再經(jīng)過無線將信息發(fā)送至測溫現(xiàn)場顯示終端,受到數(shù)據(jù)后再轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，也保證了數(shù)據(jù)的完整與可靠。

1.3技術(shù)特點(diǎn)

首先，安全性，可以通過點(diǎn)位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，具有較高的安全性；其次，準(zhǔn)確性，在無線傳感器系統(tǒng)當(dāng)中往往會應(yīng)用一些精度較高的數(shù)字傳感器，且這些傳感器大多以接觸式測溫為主，將傳感器設(shè)置在發(fā)熱點(diǎn)附近能夠?qū)y溫部位的溫度變化情況快速、準(zhǔn)確測量出來，從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測溫?cái)?shù)據(jù)；第三，靈活性，通常情況下，無線測溫元件的體積都比較小，因此，其安裝較為方便，能夠進(jìn)行靈活的組網(wǎng)，既可以使用有線網(wǎng)絡(luò)，也可以使用無線網(wǎng)絡(luò)，而且能夠滿足多點(diǎn)安裝的需求，確保測量工作的完整性；第四，易用性，通常會采用模塊化的方式進(jìn)行無線測溫平臺的設(shè)計(jì)，通過這種設(shè)計(jì)方式，能夠有效提升系統(tǒng)操作的便捷性和簡單性，且便于和網(wǎng)絡(luò)的連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，確保了系統(tǒng)的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術(shù)的應(yīng)用較為重視低功耗理念的應(yīng)用，所以在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行測溫時(shí)，不僅不會造成太大的能源消耗問題，還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。

2無線測溫系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢及適用范圍

無線測溫系統(tǒng)的通信頻段一般設(shè)置為2.3-2.5GHz，處于高頻波段，抗干擾能力強(qiáng)。通信技術(shù)選擇ZigBee技術(shù)，適用于短距離通信，使用復(fù)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(qiáng)。溫度傳感器中安裝有天線，可以保證通信效率，體積較小，便于安裝和使用，內(nèi)部采用鋰電池供電，使用壽命長。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(yīng)用無線傳輸技術(shù)，不需外接數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)安全性能高，漏電風(fēng)險(xiǎn)小。由于溫度傳感器在信息傳輸時(shí)不需要使用外部數(shù)據(jù)線，因此不會受到溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)等的影響，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)。溫度傳感器與計(jì)算機(jī)連接并通過計(jì)算機(jī)中的軟件對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，具有良好的實(shí)時(shí)性，同時(shí)還可節(jié)省人力資源，提高工作效率。與傳統(tǒng)的紅外測溫傳感器相比，本研究提出的無線測溫系統(tǒng)不需要人工進(jìn)行操作，受周圍環(huán)境、設(shè)備構(gòu)造的影響比較小，測量精度比較高。目前研制的無線測溫系統(tǒng)工作范圍為35kV以下高壓開關(guān)、繼電器以及多種接觸點(diǎn)，地下電纜的檢測電壓為110kV，在使用時(shí)要注意工作電壓的限制。

3電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用

在電力設(shè)備無線測溫軟件安裝前，變電站內(nèi)運(yùn)行人員主要依靠手持式測溫儀或紅外成像儀進(jìn)行測溫。對全站的設(shè)備進(jìn)行測溫檢查不僅工作量較大也比較費(fèi)時(shí)間，而且不能完quan保證對設(shè)備需要測溫的部位全部進(jìn)行測溫，容易產(chǎn)生遺漏現(xiàn)象，同時(shí)較為依賴運(yùn)行人員的主動(dòng)性，責(zé)任心較強(qiáng)的人員，測溫效果較好，發(fā)現(xiàn)安全隱患的可能性較大。一旦發(fā)生人工巡檢測溫不到位，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備溫度過高隱患的情況，有可能造成設(shè)備故障，導(dǎo)致停電現(xiàn)象發(fā)生，影響生產(chǎn)運(yùn)行安全。所以，就需要一種能夠自動(dòng)采集日常巡檢中所需要的設(shè)備運(yùn)行溫度參數(shù)，并可以及時(shí)有效提供給運(yùn)行人員進(jìn)行查看的測溫技術(shù)，當(dāng)設(shè)備溫度越限shi其能夠發(fā)出報(bào)警，提示溫度越限部位，為運(yùn)行人員提供可靠的信息依據(jù)，以便后續(xù)采取處理措施。在了解了電力設(shè)備無線測溫技術(shù)和手段后，結(jié)合站內(nèi)實(shí)際設(shè)備可能溫度過高部位的位置特點(diǎn)和安裝使用要求，采用電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)人工對變電站設(shè)備進(jìn)行測溫存在的不足，提高設(shè)備測溫的效率和準(zhǔn)確度。電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)由無線測溫傳感器、無線測溫通信終端及后臺主機(jī)三部分組成。無線測溫傳感器安裝在斷路器、隔離刀閘、電纜接頭、套管、母線等設(shè)備的連接部位，通過無線射頻技術(shù)將該部位的實(shí)時(shí)測溫?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到無線測溫通信終端，再由無線測溫通信終端將采集的多路實(shí)時(shí)測溫?cái)?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳回后臺主機(jī)；變電站運(yùn)行人員可以通過主機(jī)終端安裝的測溫軟件查看全部測溫結(jié)果。電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的安裝應(yīng)用，可以讓變電站運(yùn)行人員足不出戶，隨時(shí)查看變電站電氣設(shè)備重要部位的溫度實(shí)時(shí)參數(shù)，大大方便了設(shè)備巡檢測溫，而且測溫結(jié)果準(zhǔn)確及時(shí)。該測溫系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶要求自動(dòng)繪制測溫點(diǎn)的溫度曲線，同時(shí)可以保存全部測溫參數(shù)90天，便于變電站運(yùn)行人員進(jìn)行歷史查看，方便了運(yùn)行人員進(jìn)行設(shè)備溫度記錄和歷史分析。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485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很大地提高。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。

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、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。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2系統(tǒng)功能

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：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)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)。

1. 溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

1. 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)。

1. 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。

1. 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。

4.3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。

5結(jié)束語

無線測溫技術(shù)的應(yīng)用為電力系統(tǒng)的安全供電提供了重要的保障作用，配合信息技術(shù)形成的無線測溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備運(yùn)行溫度的集中監(jiān)測與預(yù)警，便于電氣設(shè)備熱故障的預(yù)知維修，大大提高了維修人員的工作效率，保障了電氣設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]任博軒.電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用

[2]柯兆盛,郭樹旭,劉寶琦,凌子松,李英博.基于nRF401芯片的無線傳輸遠(yuǎn)程測溫系統(tǒng).傳感器技術(shù),2020(07)

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2020.06版

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

作者簡介：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。