唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘要：在近年來科技不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下，電力行業(yè)相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)了許多新技術(shù)。為保證電力的穩(wěn)定供輸，防止變電站設(shè)備高溫造成的過載損壞，需要對設(shè)備的運(yùn)行溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，無線測溫技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決這個問題。與幾種傳統(tǒng)的測溫技術(shù)相比，無線測溫技術(shù)具有諸多技術(shù)優(yōu)勢。電力企業(yè)相關(guān)人員要注意充分利用，搭建相應(yīng)的技術(shù)監(jiān)控平臺，及時報警解決問題，預(yù)防各種問題。安全風(fēng)險的發(fā)生保障了電力行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1無線測溫技術(shù)研究

（一）無線監(jiān)測系統(tǒng)

無線監(jiān)測系統(tǒng)由測溫數(shù)據(jù)采集、通信終端、通信管理三方面構(gòu)成整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。測溫數(shù)據(jù)采集：基于感應(yīng)式原理的基礎(chǔ)上獲取電能并對傳感器加以利用、進(jìn)而測量重要部位溫度，在測量的重要部分溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)通訊時，即可實現(xiàn)設(shè)備實施溫度檢測，此時的監(jiān)測點(diǎn)關(guān)鍵部位為開關(guān)和母線接點(diǎn)等位置。通信終端：能夠像測溫終端發(fā)出相應(yīng)的操作指令，進(jìn)而向無線通信的主要管理部位傳遞溫度值信息等。通信管理：能夠?qū)崿F(xiàn)上述兩個部分之間的信息交換，基于信息收集的基礎(chǔ)上經(jīng)無線向測溫現(xiàn)場的顯示終端發(fā)送信息，而測溫現(xiàn)場顯示終端在接收到相應(yīng)數(shù)據(jù)信息后在向通信管理轉(zhuǎn)發(fā)，由此使得數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換得到有效實現(xiàn)，而對于數(shù)據(jù)的完整性以及可靠性也給予了重要保障。

（二）無線檢測系統(tǒng)功能

將非接觸式、無源高精度紅外傳感器安裝在相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)部如電廠設(shè)備內(nèi)部的變壓器、開關(guān)柜、封閉母線等，能夠促使非接觸式系統(tǒng)溫度采集得以有效實現(xiàn);在溫度測量過程中所使用的智能無線監(jiān)測系統(tǒng)的電纜及其附件是基于光纖傳感器作用進(jìn)而實現(xiàn)對溫度測量工作的;在溫度測量中為了實現(xiàn)能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度，則需要對無線監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件和軟件設(shè)備加以合理應(yīng)用;通過實時監(jiān)測無線監(jiān)測系統(tǒng)后臺以及分析無線監(jiān)測系統(tǒng)后臺運(yùn)行動態(tài)趨勢等信息，能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患并及時給予針對性防護(hù)，使得在故障發(fā)生前就能夠從源頭上控制和解決故障問題，將設(shè)備故障扼殺在搖籃之中。

（三）無線檢測系統(tǒng)特點(diǎn)

首先，在無線監(jiān)測系統(tǒng)開展溫度測量的過程中往往都會對本安型傳感器進(jìn)行使用，其優(yōu)勢就是既安全又可靠同時也不會影響到其他電氣設(shè)備，并且電力電壓等級也不會對其造成影響，在對其進(jìn)行使用過程中不會受到電壓等級的限制而導(dǎo)致自身功能作用的全面發(fā)揮受到影響;其次，無線監(jiān)測系統(tǒng)計算溫度時會使用較為科學(xué)的計算方式，進(jìn)而根據(jù)計算結(jié)果判斷和分析系統(tǒng)溫度和溫升，在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確預(yù)警系統(tǒng)故障;此外，在溫度影響到電廠發(fā)電設(shè)備時，使用無線測溫系統(tǒng)能夠有效分析以及預(yù)測影響因素。設(shè)備運(yùn)行過程中流經(jīng)電流在接電耗損會對相應(yīng)的熱能進(jìn)行釋放因而導(dǎo)致設(shè)備溫度出現(xiàn)過高現(xiàn)象，流經(jīng)電流損耗與熱量釋放兩者是成正比的，損耗大熱量就大相應(yīng)的設(shè)備溫度就會逐漸升高，所以故障發(fā)生率也會提升;實時監(jiān)測電廠放電設(shè)備溫度能夠確保及時發(fā)現(xiàn)故障問題并及時給予有效應(yīng)對措施，促使事故類型能夠進(jìn)行提前預(yù)測，幫助相應(yīng)運(yùn)維人員的防護(hù)工作得以切實有效開展。當(dāng)故障問題出現(xiàn)在大型電廠設(shè)備中時，適用無線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)收线M(jìn)行及時預(yù)警，并高度準(zhǔn)確的定位發(fā)生故障的具體位置，能夠幫助維修人員對故障檢修能夠及時有效的進(jìn)行，進(jìn)而避免故障問題不斷蔓延情況的發(fā)生。

2.無線測溫技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

無線溫度監(jiān)測技術(shù)在變電站進(jìn)行應(yīng)用時，需要用到無線溫度傳感器、測溫通信終端和溫度在線監(jiān)測工作站等設(shè)備，利用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建溫度監(jiān)測平臺，將監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)無線傳輸給通信終端，通信終端通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測工作站。其中無線溫度傳感器主要是指放置在各測溫點(diǎn)的無線信號發(fā)送、接收裝置和無線溫度測量裝置，在變電站中應(yīng)用的無線測溫技術(shù)，每個無線傳感器設(shè)置有ID編號，將編號存入到計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，測量溫度范圍設(shè)置為-40℃—125℃。測溫通信終端在實際使用過程中主要負(fù)責(zé)接收無線溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程管理計算機(jī)工作站中。為了提高終端的響應(yīng)速度，通常一個終端最多管理100個測溫探頭。溫度在線監(jiān)測工作站，主要是指一臺裝有管理終端的計算機(jī)，計算機(jī)通過RS485串口或者互聯(lián)網(wǎng)與測溫通信終端建立連接，實時對各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控比對，對監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化曲線進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱和急劇升高，立即報警。無線測溫的種種優(yōu)點(diǎn)使得倉儲,電力設(shè)施,發(fā)動機(jī)等都開始使用無線測溫裝置來測量溫度.通過監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)觸電溫度的運(yùn)行情況,可有效防止開關(guān)柜的火災(zāi)發(fā)生,但由于開關(guān)柜內(nèi)高壓狹小的結(jié)構(gòu),無法進(jìn)行人工巡查測溫,因此實現(xiàn)溫度在線監(jiān)測是保證高壓開關(guān)柜安全運(yùn)行的重要手段.采用無線數(shù)字溫度傳感器,溫度傳感器可快捷方便地安裝在高壓帶電體被測接點(diǎn)上,準(zhǔn)確地跟蹤發(fā)熱接點(diǎn)的溫度變化;無線溫度傳感器是利用射頻技術(shù)傳遞溫度信息,實現(xiàn)了采集器和被采集點(diǎn)等電位,安全可靠。

3無線測溫的發(fā)展前景

由于高壓電力設(shè)備的高電壓、密閉性、不間斷運(yùn)行等特點(diǎn)，其溫度測量方式與普通的溫度測量方式不同。以前對于高壓電氣設(shè)備的測溫主要采取以下三種方式。

（1）紅外測溫儀測溫：由工作人員手持紅外測溫儀每天數(shù)次去采集數(shù)據(jù)，每次上百個點(diǎn)的溫度，工作量大，精度低，甚至有些高壓開關(guān)柜是封閉的，根本無法測到。

（2）蠟片測溫：將蠟片貼在節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)溫度過高時蠟片變色，需要人眼觀察，也存在工作量大、精度低的問題。

（3）光纖通信測溫：由測溫點(diǎn)單片機(jī)將溫度數(shù)字化后通過光纖傳輸至集中器，集中器連接到計算機(jī)系統(tǒng)，定時進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和超溫報警。其缺點(diǎn)在于光纖在運(yùn)行幾個月后會沉積灰塵等雜質(zhì)，降低絕緣強(qiáng)度，反而給電力設(shè)備安全運(yùn)行帶來威脅甚至威脅到人身安全。鑒于以往的測溫方式的種種弊端，無線測溫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無線測溫系統(tǒng)具有配置靈活、運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低等特點(diǎn)。該系統(tǒng)主要采用短程無線組網(wǎng)方式，多個測溫終端分布在無線匯聚終端的周圍，在有效的通信范圍內(nèi)可以隨意添加、刪除、移動測溫終端。運(yùn)行人員可在主控室對多種惡劣環(huán)境條件下的電氣設(shè)備溫度變化情況進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測預(yù)警，從而及時掌握電氣設(shè)備運(yùn)行狀況。另外，無線測溫系統(tǒng)后臺可以電子地圖的形式顯示整個溫度場的分布，可清晰發(fā)現(xiàn)溫度異常點(diǎn)，判定故障隱患，進(jìn)而提前采取措施，避免事故的發(fā)生。

目前，針對計量設(shè)備溫度監(jiān)測大都采用傳統(tǒng)的接觸式測量法，這種方式存在以下問題：

3.1需要定期更換傳感器，易老化和脫落，溫度指示范圍窄，精確度低，人工操作，無法實現(xiàn)自動化管理；

3.2需人工定期巡視，工作強(qiáng)度大，需近距離測溫，安全系數(shù)低；

3.3非在線式溫度監(jiān)測，不能反映溫度的變化過程和及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。因此，傳統(tǒng)的接觸式溫度監(jiān)測方法已經(jīng)無法滿足如今生產(chǎn)高效以及運(yùn)行安全、可靠的要求，迫切地需要尋找非接觸式計量檢測技術(shù)手段，對計量設(shè)備運(yùn)行溫度進(jìn)行在線監(jiān)測，同時，進(jìn)一步完善了計量設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測的監(jiān)測范圍，對溫度計量具有重大意義。

4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極大地提高。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?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(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)每個測溫點(diǎn)的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

運(yùn)行報表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時間的溫度數(shù)據(jù)。

實時告警：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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)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(jī)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

總之，無線測溫技術(shù)具有多適應(yīng)性，且它的功耗更低、網(wǎng)絡(luò)容量更大，數(shù)據(jù)傳輸安全且兼容性，非常適合于目前許多中小型變電站使用。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的興起也證明無線通信技術(shù)在未來必將成為工業(yè)領(lǐng)域所的核心技術(shù)。將數(shù)字化技術(shù)作為輔助手段，運(yùn)用計算機(jī)對系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程中溫度的變化情況進(jìn)行監(jiān)控，了解影響溫度變化的原因，對促進(jìn)各項生產(chǎn)工作的有效開展具有重要作用，充分的展現(xiàn)出了無線測溫技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，驗證了無線測溫技術(shù)良好的應(yīng)用前景， 需要加大對該技術(shù)的推廣。