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

安科瑞 陳聰

摘要：在時代不斷進步的過程中電力事業(yè)占據(jù)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(shè)備基礎(chǔ)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(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(shù)手段。現(xiàn)對實際變電站現(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

伴隨著大機組、大容量和高電壓的迅速發(fā)展，電氣設(shè)備的運行條件變得更加苛刻，隨之帶來設(shè)備故障率逐漸增加，排除故障時間越來越長，造成的經(jīng)濟損失也越來越大。據(jù)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(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(yīng)。所以，對電力設(shè)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(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(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)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?qū)﹄姎庠O(shè)備的隱患做到及時的發(fā)現(xiàn)與預(yù)防，進而能夠?qū)崿F(xiàn)在故障出現(xiàn)前對問題進行解決，及時扼殺電氣設(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)包括測溫數(shù)據(jù)采集、通信終端和通信管理三個主要部分構(gòu)成。測溫數(shù)據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實現(xiàn)對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊時，就可以對設(shè)備進行溫度的實時監(jiān)測，監(jiān)測點主要在開關(guān)與母線接點等關(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部分的進行交換的主要機構(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,進而實現(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

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(shè)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(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)熱點附近能夠?qū)y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(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(shè)計，通過這種設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(shù)的應(yīng)用較為重視低功耗理念的應(yīng)用，所以在應(yīng)用該項技術(shù)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(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。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，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(nèi)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(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)險小。由于溫度傳感器在信息傳輸時不需要使用外部數(shù)據(jù)線，因此不會受到溫度、濕度、灰塵、振動等的影響，數(shù)據(jù)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(jù)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(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，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(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(shè)備進行測溫檢查不僅工作量較大也比較費時間，而且不能保證對設(shè)備需要測溫的部位全部進行測溫，容易產(chǎn)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(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(shè)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(shù)，當設(shè)備溫度越其能夠發(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(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)實際設(shè)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(shè)備無線測溫系統(tǒng)，可以彌補人工對變電站設(shè)備進行測溫存在的不足，提高設(shè)備測溫的效率和準確度。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)將該部位的實時測溫數(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時測溫數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)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(jié)果。電力設(shè)備無線測溫系統(tǒng)的安裝應(yīng)用，可以讓變電站運行人員足不出戶，隨時查看變電站電氣設(shè)備重要部位的溫度實時參數(shù)，大大方便了設(shè)備巡檢測溫，而且測溫結(jié)果準確及時。該測溫系統(tǒng)還可以根據(jù)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(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)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)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(diào)、遙設(shè)、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(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴重故障發(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Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)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(nèi)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(jù)。

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(jù)。

1. 實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y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?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(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)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(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)，實現(xiàn)了電氣設(shè)備運行溫度的集中監(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)運行。

參考文獻

[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