淺談電氣設備無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的勢與應用選型

摘  要： 無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)以其安裝方便靈活、測溫精度高、安全可靠、環(huán)境適應性好、便于集中管理等點(diǎn)， 解決了電氣設備長(cháng)期帶電運行狀態(tài)下的溫度在線(xiàn)監測問(wèn)題， 提高了電氣設備的運行可靠性， 在電力行業(yè)得到了廣泛的應用。本文主要介紹無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的勢及應用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫； 電氣設備； 在線(xiàn)監測
 
0 引言
伴隨著(zhù)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加苛刻， 隨之帶來(lái)設備故障率逐漸增加，排除故障時(shí)間越來(lái)越長(cháng)，造成的經(jīng)濟損失也越來(lái)越大。據統計， 近年來(lái)電力系統發(fā)生的事故中有相當一部分與電氣設備的發(fā)熱問(wèn)題有關(guān)，因此，對電氣設備溫度的監測顯得尤為重要。 高壓電氣設備溫度監測點(diǎn)都處于高電壓、大電流、強磁場(chǎng)的環(huán)境中，甚至有的監測點(diǎn)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(wèn)題，傳統的溫度測量方法無(wú)法適應。所以，對電力設備運行狀態(tài)在線(xiàn)監測、故障診斷和及時(shí)維修受到人們的高度重視。
 
1 電氣設備無(wú)線(xiàn)測溫的必要性
發(fā)電廠(chǎng)（變電站）的開(kāi)關(guān)柜、母線(xiàn)接頭、室外刀閘開(kāi)關(guān) 等都是重要的設備，在長(cháng)期運行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)和母線(xiàn)連接等部位會(huì )因老化導致接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱，而這些發(fā)熱部位的溫度很難監測，從而導致事故發(fā)生。而封閉式開(kāi)關(guān)柜體在運行中禁止打開(kāi)，因此難以測量運行中柜內接（觸）頭的實(shí)際溫度，如不及時(shí)發(fā)現并處理接（觸）頭過(guò)熱性缺陷，會(huì )嚴重威脅電力安全生產(chǎn)。
而采用無(wú)線(xiàn)溫度監測技術(shù)， 可通過(guò)上位機軟件記錄高壓設備實(shí)時(shí)運行溫度， 在數據庫中長(cháng)期保存， 實(shí)時(shí)顯示監測點(diǎn)的溫度變化曲線(xiàn)，并進(jìn)行分析，一旦發(fā)現溫度過(guò)高或急劇升溫至事先設置的報警溫度值則立即報警，為高壓電氣設備的維修提供累積數據，實(shí)現高壓電氣設備熱故障的預知維修。
 
2 無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的勢
由于高壓電力設備的高電壓、密閉性、不間斷運行等特點(diǎn)，其溫度測量方式與普通的溫度測量方式不同。以對于高壓電氣設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次去采集數據，每次上百個(gè)點(diǎn)的溫度，工作量大，精度低，甚至有些高壓開(kāi)關(guān)柜是封閉的，根本無(wú)法測到。
（2）蠟片測溫：將蠟片貼在節點(diǎn)上，當溫度過(guò)高時(shí)蠟片變色，需要人眼觀(guān)察，也存在工作量大、精度低的問(wèn)題。
（3）光纖通信測溫：由測溫點(diǎn)單片機將溫度數字化后通過(guò)光纖傳輸至集中器， 集中器連接到計算機系統， 定時(shí)進(jìn)行數據存儲和超溫報警。其缺點(diǎn)在于光纖在運行幾個(gè)月 后會(huì )沉積灰塵等雜質(zhì)， 降低絕緣強度， 反而給電力設備安全運行帶來(lái)大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(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應運而生。無(wú)線(xiàn)測溫系統具有配置靈活、運行穩定、抗干 擾能力強、功耗低等特點(diǎn)。該系統主要采用短程無(wú)線(xiàn)組 網(wǎng)方式，多個(gè)測溫終端分布在無(wú)線(xiàn)匯聚終端的周?chē)?，在有效的通信范圍內可以隨意添加、刪除、移動(dòng)測溫終端。運行人員可在主控室對多種惡劣環(huán)境條件下的電氣 設備溫度變化情況進(jìn)行遠程在線(xiàn)監測預警，從而全面及時(shí)掌握電氣設備運行狀況。另外，無(wú)線(xiàn)測溫系統后臺可以電子地圖的形式顯示整個(gè)溫度場(chǎng)的分布，可清晰發(fā)現溫度異常點(diǎn)，判定故障隱患，進(jìn)而提采取措施， 避免事故的發(fā)生。
 
3 無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的應用
無(wú)線(xiàn)測溫系統由無(wú)線(xiàn)測溫終端、無(wú)線(xiàn)監控終端、無(wú)線(xiàn)測溫集中器、DTU（數據傳輸單元）和上層溫度監測中心構成，如圖1所示。無(wú)線(xiàn)測溫終端負責對高壓開(kāi)關(guān)柜內的溫度進(jìn)行采集； 無(wú)線(xiàn)監控終端負責顯示及發(fā)送溫度實(shí)時(shí)數據；無(wú)線(xiàn)測溫集中器負責接收、處理數據，并通過(guò)RS-485總線(xiàn)將數據傳輸至DTU；DTU負責將串口數據轉換為IP數據進(jìn)行傳輸；溫度監測中心負責對溫度數據進(jìn)行顯示、存儲、分析與報警。
該系統能夠實(shí)現對發(fā)電廠(chǎng)（變電站）內多個(gè)高壓電氣設 備動(dòng)、靜觸頭， 以及接頭和母排等部位運行溫度的集中有效監測，進(jìn)而大大提高高壓電氣設備的運行可靠性，有效地防止電氣設備火災的發(fā)生。
 
圖1 無(wú)線(xiàn)測溫系統拓撲圖
 
4 安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫系統介紹
安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統是根據當無(wú)線(xiàn)測溫系統的要求，在廣泛征求用戶(hù)和專(zhuān)家意見(jiàn)的基礎上,充分吸收當國內外廠(chǎng)家的成功案例，并結合安科瑞多年來(lái)的豐富經(jīng)驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)而設計的一款專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)測溫軟件。
4.1 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統結構
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通信（如圖2），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(kāi)放性都得到了很大地提高。
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能?？梢员O控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統主要特點(diǎn)是開(kāi)放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡(jiǎn)捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態(tài)、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。
 
圖2 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統結構圖
4.2 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統功能
■實(shí)時(shí)監測
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示各測溫節點(diǎn)的溫度數據及有關(guān)故障、告警等信息
■溫度查詢(xún)
溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）
■運行報表
查詢(xún)各回路設備運行溫度報表.
■實(shí)時(shí)報警
壁掛式無(wú)線(xiàn)測溫監控設備具有實(shí)時(shí)報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出告警。
■設備提供以下凡種警告方式：
a.彈岀事件報驚窗口.
b.實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警.
C.短信吿警，可以向號碼發(fā)送吿警信息短信.
■歷史告警査詢(xún)
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統能夠對所有吿警事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

■用戶(hù)權限管理
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。
通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的 登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
■定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
■WEB（可選）
展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁(yè)顯示場(chǎng)站的變壓器數量、回路個(gè)數、有功功率、無(wú)功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過(guò)實(shí)時(shí)監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。
實(shí)時(shí)數據曲線(xiàn)可監測各個(gè)回路的測點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線(xiàn)信息。
接線(xiàn)圖頁(yè)面通過(guò)一次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。
能耗統計頁(yè)面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線(xiàn)，電能環(huán)比，用電。
運維管理\通信狀態(tài)顯示監測接入系統設備的通信狀態(tài)。
■手機APP（可選）
設備數據員面顯示各設備的電參量數據、溫 度數據以及曲線(xiàn)。
4.3 安科瑞ARTM系列無(wú)線(xiàn)測溫終端產(chǎn)品選型
安科瑞電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫方案由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測溫數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無(wú)線(xiàn)測溫系統（如圖3）。
 
圖3 電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫結構圖
4.3.1 安科瑞無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
無(wú)線(xiàn)溫度傳感器共有5種，分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

4.3.2 安科瑞無(wú)線(xiàn)收發(fā)器
無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器共有3種，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式接收溫度數據。收發(fā)器根據不同的傳感器型號進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

4.3.3 安科瑞顯示終端
顯示裝置通過(guò)RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開(kāi)孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內。方便操作人員現場(chǎng)及時(shí)查看電氣節點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過(guò)RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統查看現場(chǎng)情況。

 
5 結語(yǔ)
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的應用為電力系統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(wú)線(xiàn)測溫系統， 實(shí)現了電氣設備運行溫度的集中監測與預警， 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運行。
 
【參考文獻】
[1] 紀小松.電氣設備無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的勢與應用
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊  2019.11版