淺析無線測溫技術在企業電力系統中的設計及應用
發布時間：2022-10-24瀏覽次數：910返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要: 電力系統是水泥企業生產和設備運轉的重要組成部分，電力系統安全運行直接影響企業安全生 產和效益。如何利用信息化技術實現重點設備的實時檢測，及時發現隱患并采取措施，避免發生設備安全事故，是企業重點關注的方向。溫度是維護電力設備是否正常運行的重要監控參數，電力設備的溫度過高超出 上限可能會發生故障或出現事故，通過對電力系統設備溫度參數的實時監控，可以準確及時掌握電力設備運 行溫度變化趨勢，分析判斷超溫報警信息，有針對性地制定預防措施，實現設備預防性維護，延長使用壽命、保證安全運行。隨著無線測溫技術的推廣應用，很好解決了因運行溫度不能及時監控造成故障或事故的問題。
關鍵詞: 電力設備; 溫度; 無線測溫; 監控
1無線測溫實施必要性
電力測溫歷史悠久，之前傳統的測溫方式有試溫臘片法、紅外點溫儀測試法等。傳統的方法不太便于管理等原因，測溫的技術也在不斷的改進 ，到現在無 線測溫系統可以實現實時在線的監測 ，這樣就能及時 準確的發現故障然后進行維修 。公司高壓柜等重要電力設備均為老型號設備 ，除變電站變壓器外絕大多數設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 ，人工巡檢存在不及時、不準確、不全面等問題。根據以往電力事故數據統計，因電力設備局部發熱造成的事故時有發生，給企業生產及經營造成損失。
電力設備如高壓開關柜、高壓線纜連接頭、刀閘開關等重要設備，在長期運行中，容易出現表面氧化腐蝕，緊固螺栓松動，電連接設備老化等問題。還有一些電力設備長期過載運行，導致問題觸點溫度逐漸上升，進而加速氧化，惡性循環。甚至發生熔融、燃燒、爆炸等各種安全事故，產生的損失無法挽回。電氣設備溫度在線監測系統是和遠智能新推出的電力設備監測管控的一套解決方案，能夠實時有效的監測設備溫度、管控異常，防止輸配開關于未“燃”。
電氣設備溫度在線監測系統主要由無源無線測溫傳感器、電氣接點無線測溫裝置構成，可以在大范圍內實現設備溫度的無線監測，實現對設備運行狀態的遠程監控。電氣設備溫度在線監測系統通過對各類型高壓開關柜、高壓線纜運行狀態的實時監測和預警，從而有效防范惡性電力事故。
電氣設備溫度在線監測系統是在線監測接點的溫度，當其超過某一設定值或三相溫度不平衡時，發出本地和遠程報警信號，提示生產維護人員及時發現故障前兆，和遠智能電氣設備溫度在線監測系統對高壓電力設備和電力系統的安全穩定運行具有非常重要的意義。
因為傳統的測溫方式要么就是需要人為干預，要么就是造價高、周期長、不便管理并且存在局限性，所以配電溫度監測系統的性價比高并且實時性強，鑒于它能夠滿足人們多的需求所以會成為監測高壓環境中監測溫度的一種重要手段。
2無線測溫技術特點
2.1無線測溫系統構成
溫度傳感器、無線測溫收發器、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熱接點， 通過無線射頻技術將測溫數據發送至接收單元，終可將數據上傳至集中顯示主機。
2.2作用
溫度在線監測主要是針對高低壓開關柜內母排搭接點，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熱成為隱患，溫度在線監測能夠提升設備保障，及時、持續反映設備運行狀態，避免事故的發生，降低設備事故率。
2.3范圍
無線測溫多應用于電纜接頭測溫、觸頭測溫、母排測溫、柜內環溫、變壓器測溫、表面測溫、橋架、較長電纜測溫、電動機表面、內部繞組測溫等部位。
2.4特點
無線測溫系統的設計就是專門針對高壓帶電運行的設備來進行溫度實時監控的，所謂實時監控就是能夠實現全天24h不間斷的溫度監控，不同類型的溫度傳感器可以安裝在任意開關柜、配電箱、電線接頭等等高壓帶電設備上。測量數據準確，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的方式實現了遠距離就能夠監測高壓帶電體溫度監測，后臺監控系統可以對整個系統收集到的信息收據進行儲存、記錄、處理、分析、輸出顯示、查詢、總結的作用，能夠有利于負責人做出準確的判斷，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外，所以測溫系統的靈活易用性也受到了眾多企業的青睞。電力系統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，它們都是引起設備發熱和溫度升高的原因，如果不及時監測出這種異常導致情況惡化就會引發短路甚至火災，測溫系統是通過無線測溫傳輸的方式來接收溫度的數據，并且通過總線傳輸到pc機后臺顯示的，能夠實時在線遠程監測。
3無線測溫技術應用
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感應取電，啟動電流大于等于5A。傳感器傳輸空曠距離150m 內。
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℃的操作環境，熱電偶通常是較好的選擇。但是，只有少數應用涉及這種極端溫度。對于大多數工業、醫療、汽車、消費者和通用嵌入式系統 ，典型的工作溫度范圍要窄得多。當使用基于半導體的組件時，范圍甚至有限。例如，用于商業和消費類應用的MCU的額定溫度為0 ~ 85℃ 。用于工業應用的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用結構。例如，基于半導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氧涂層的封裝。對于高溫度的操作，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 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，以提高穩定性。外殼所需的復雜程度越高，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。為應用選擇合適的傳感器可以提高性能，響應能力和可靠性。例如，所有溫度傳感器由于通過它們的功率 而經受自加熱。這種自加熱會提高傳感器周圍的環境溫度 ，從而引入誤差并對精度產生負面 影 響。使用 NTC熱敏電阻，可以增加傳感器的質量，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/ 質量大于3倍。只有熱敏電阻才能實現這種靈活性。基于半導體的傳感器本質上是固定的。由于RTD和熱電偶都是以電線為基礎的，這限制了工程師調整質量以減少自熱誤差的能力。
3.5無線測溫應用效果
無線測溫首先是無線發射模塊的測溫傳感器裝置于各測溫點 ，休普電子研發的傳感器對于各種開關柜和電氣設備都可以應用，有的不需要連接線直接通過 無線傳輸的方式將采集的溫度數據發送到主機上。主機軟件完成數據的轉換、存儲、曲線和報表生成，方便直觀看到溫度數據的變化趨勢。
其實主機采集到的數據可以傳送到后臺上，并且通過云端大數據就能夠實現異地監測。使用起來非常的方便，達到隨時隨地監控的目的。
水泥企業電力系統使用無線測溫系統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 趨勢圖分析現場的實際情況，制定相應的預防和解決問題的措施，能夠大大減少電氣事故的發生率。
4安科瑞溫度在線監測系統解決方案
4.1概述
電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、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，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。
Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
4.2應用場所
適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。
4.3系統結構
溫度在線監測系統結構圖
5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關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
5.1溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/APP遠程查看數據。
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時間的溫度數據。
5.4實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
6系統硬件配置
溫度在線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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
7結語
無線測溫技術在水泥企業的應用有效解決了老設備人工巡檢不及時的問題，尤其是設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，實現了重點部位溫度實時監控，能夠及時發現問題及隱患，避免電力事故的發生，具有良好的推廣應用價值。
參考文獻
[1]李炳福．無線測溫技術在企業電力系統的應用
[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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