任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

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

關鍵詞：電力設備；無線測溫；應用

0引言

伴隨著大機組、大容量和高電壓的迅速發(fā)展，電氣設備的運行條件變得更加苛刻，隨之帶來設備故障率逐漸增加，排除故障時間越來越長，造成的經濟損失也越來越大。據統(tǒng)計，近年來電力系統(tǒng)發(fā)生的事故中有相當一部分與電氣設備的發(fā)熱問題有關，因此，對電氣設備溫度的監(jiān)測顯得尤為重要。高壓電氣設備溫度監(jiān)測點都處于高電壓、大電流、強磁場的環(huán)境中，甚至有的監(jiān)測點還處在密閉的空間中，由于強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。所以，對電力設備運行狀態(tài)在線監(jiān)測、故障診斷和及時維修受到人們的高度重視。

1無線測溫技術的研究

1.1無線監(jiān)測系統(tǒng)的功能

在電氣設備內部安裝一種傳感器，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、開關柜以及封閉母線等等，進而實現(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行的,通過無線監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件與軟件設備能夠實現(xiàn)對設備溫度的實時監(jiān)測,對無線監(jiān)測系統(tǒng)的后臺進行實時監(jiān)測并且要對趨勢進行分析，能夠對電氣設備的隱患做到及時的發(fā)現(xiàn)與預防，進而能夠實現(xiàn)在故障出現(xiàn)前對問題進行解決，及時扼殺電氣設備故障的萌芽。

1.2無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

無線監(jiān)測系統(tǒng)的結構包括測溫數(shù)據采集、通信終端和通信管理三個主要部分構成。測溫數(shù)據采集是基于感應式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實現(xiàn)對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現(xiàn)數(shù)據通訊時，就可以對設備進行溫度的實時監(jiān)測，監(jiān)測點主要在開關與母線接點等關鍵部位。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部分的進行交換的主要機構，能夠通過對信息的收集再經過無線將信息發(fā)送至測溫現(xiàn)場顯示終端,受到數(shù)據后再轉發(fā)給通信管理,進而實現(xiàn)數(shù)據的轉換，也保證了數(shù)據的完整與可靠。

1.3技術特點

首先，安全性，可以通過點位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設備的安全運行，具有較高的安全性；其次，準確性，在無線傳感器系統(tǒng)當中往往會應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，將傳感器設置在發(fā)熱點附近能夠將測溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來，從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準確的測溫數(shù)據；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，能夠進行靈活的組網，既可以使用有線網絡，也可以使用無線網絡，而且能夠滿足多點安裝的需求，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行無線測溫平臺的設計，通過這種設計方式，能夠有效提升系統(tǒng)操作的便捷性和簡單性，且便于和網絡的連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制，確保了系統(tǒng)的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術的應用較為重視低功耗理念的應用，所以在應用該項技術進行測溫時，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)的技術優(yōu)勢及適用范圍

無線測溫系統(tǒng)的通信頻段一般設置為2.3-2.5GHz，處于高頻波段，抗干擾能力強。通信技術選擇ZigBee技術，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，實時處理能力強。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，內部采用鋰電池供電，使用壽命長。傳感器使用二進制編碼，處理分析方便。溫度傳感器在使用時應用無線傳輸技術，不需外接數(shù)據線，系統(tǒng)安全性能高，漏電風險小。由于溫度傳感器在信息傳輸時不需要使用外部數(shù)據線，因此不會受到溫度、濕度、灰塵、振動等的影響，數(shù)據傳輸穩(wěn)定性高，抗干擾能力強。溫度傳感器與計算機連接并通過計算機中的軟件對檢測數(shù)據進行處理和分析，具有良好的實時性，同時還可節(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)不需要人工進行操作，受周圍環(huán)境、設備構造的影響比較小，測量精度比較高。目前研制的無線測溫系統(tǒng)工作范圍為35kV以下高壓開關、繼電器以及多種接觸點，地下電纜的檢測電壓為110kV，在使用時要注意工作電壓的限制。

3電力設備無線測溫系統(tǒng)的應用

在電力設備無線測溫軟件安裝前，變電站內運行人員主要依靠手持式測溫儀或紅外成像儀進行測溫。對全站的設備進行測溫檢查不僅工作量較大也比較費時間，而且不能完quan保證對設備需要測溫的部位全部進行測溫，容易產生遺漏現(xiàn)象，同時較為依賴運行人員的主動性，責任心較強的人員，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，沒有及時發(fā)現(xiàn)設備溫度過高隱患的情況，有可能造成設備故障，導致停電現(xiàn)象發(fā)生，影響生產運行安全。所以，就需要一種能夠自動采集日常巡檢中所需要的設備運行溫度參數(shù)，并可以及時有效提供給運行人員進行查看的測溫技術，當設備溫度越限shi其能夠發(fā)出報警，提示溫度越限部位，為運行人員提供可靠的信息依據，以便后續(xù)采取處理措施。在了解了電力設備無線測溫技術和手段后，結合站內實際設備可能溫度過高部位的位置特點和安裝使用要求，采用電力設備無線測溫系統(tǒng)，可以彌補人工對變電站設備進行測溫存在的不足，提高設備測溫的效率和準確度。電力設備無線測溫系統(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、母線等設備的連接部位，通過無線射頻技術將該部位的實時測溫數(shù)據發(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時測溫數(shù)據通過數(shù)據線傳回后臺主機；變電站運行人員可以通過主機終端安裝的測溫軟件查看全部測溫結果。電力設備無線測溫系統(tǒng)的安裝應用，可以讓變電站運行人員足不出戶，隨時查看變電站電氣設備重要部位的溫度實時參數(shù)，大大方便了設備巡檢測溫，而且測溫結果準確及時。該測溫系統(tǒng)還可以根據用戶要求自動繪制測溫點的溫度曲線，同時可以保存全部測溫參數(shù)90天，便于變電站運行人員進行歷史查看，方便了運行人員進行設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)結構

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準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、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

適合在泛在電力物聯(lián)網、鋼廠、化工、水泥、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。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4.2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(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據。

1. 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。

1. 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。

4.3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(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5結束語

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

參考文獻

[1]任博軒.電力設備無線測溫系統(tǒng)的應用

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

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊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：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。