無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理與產(chǎn)品選型

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

   摘要：本文首先介紹了無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本工作原理以及軟硬件組成，重點(diǎn)介紹了在線監(jiān)測的無線測溫技術(shù)特點(diǎn)。在此研究基礎(chǔ)上，探討了無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際工作場景中的應(yīng)用案例，證明了其在溫度檢測方面的重要應(yīng)用價(jià)值。

   關(guān)鍵詞：無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

0引言

   伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力領(lǐng)域也有了很大的進(jìn)步，人們對(duì)電力系統(tǒng)的安全性、可靠性有了較高的要求，因此，電力系統(tǒng)高壓傳輸設(shè)備的安全運(yùn)行工作就顯得非常重要。特別是伴隨無人變電站的建設(shè)投入使用，人工管理巡視的方法已經(jīng)逐漸被弱化。在此情況下，人們研究了無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力高壓設(shè)備的實(shí)時(shí)在線檢測，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了較為良好的保障[1]。

1無線測溫系統(tǒng)研究背景及優(yōu)缺點(diǎn)

   發(fā)電廠與變電站高壓開關(guān)柜、室外刀閘開關(guān)等一些重要的設(shè)備，經(jīng)過長期的運(yùn)行，往往開關(guān)觸點(diǎn)以及母線連接出會(huì)由于老化、接觸過大的電阻而發(fā)熱，而這些發(fā)熱位置的溫度不能得到提前預(yù)警監(jiān)測，就容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。我們知道，高壓設(shè)備接頭部位的溫度難以監(jiān)測，這主要是由于此部位都會(huì)有高壓裸露，采用一般的溫度測量方法由于不能解決高壓絕緣問題，所以都不可使用。無線測溫監(jiān)測裝置，通過無線電波來傳輸信號(hào)，傳感器主要是安裝到高壓設(shè)備上，同接收設(shè)備間無電氣聯(lián)系，所以，無線測溫系統(tǒng)能夠從根本上解決高壓設(shè)備發(fā)熱部位溫度監(jiān)測難的問題。

   無線溫度監(jiān)控具有高度的可靠性和安全性，由于價(jià)格相對(duì)低廉，該系統(tǒng)可以安裝在任何高壓開關(guān)和總線連接上。系統(tǒng)配備標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，可實(shí)行在線操作。高壓開關(guān)柜的運(yùn)行溫度信息數(shù)據(jù)可以通過上位計(jì)算機(jī)記錄，形成高壓設(shè)備維護(hù)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的預(yù)測性維護(hù)。在電力系統(tǒng)尤其是高壓輸電監(jiān)測系統(tǒng)中，絕緣和電磁干擾是引起人們廣泛關(guān)注且非常重要的問題，尤其是高壓輸電設(shè)備的高壓電源溫度監(jiān)控顯得尤為重要，而無線溫度傳感就成為了其最佳解決方案。

   對(duì)電力系統(tǒng)尤其是高壓輸電帶電設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測，除了當(dāng)前電力系統(tǒng)仍在使用的在被測觸點(diǎn)上貼上專用蠟片，并通過定期檢查蠟片的變色程度或熔融程度，推導(dǎo)出觸點(diǎn)溫度這一相對(duì)原始的方法外，約有四種監(jiān)測技術(shù)被應(yīng)用于電力系統(tǒng)定量測溫，其中包括光纖測溫法、熱敏電阻測溫法、無線測溫法、紅外測溫法。其中，熱敏電阻必須連接在電纜上，因此不能用于暴露在外的帶電設(shè)備上；光纖測溫產(chǎn)品種類繁多，但由于其價(jià)格昂貴、安裝難度大、機(jī)柜內(nèi)外使用限制，不能被用戶廣泛使用；紅外測溫方法目前只能用于人工操作。雖然目前應(yīng)用廣泛，但由于自身的局限性，隨著技術(shù)的發(fā)展，它將逐漸被高科技產(chǎn)品所取代；無線測溫方法經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其具有在線、實(shí)時(shí)、不影響設(shè)備固有絕緣的優(yōu)點(diǎn)。其先進(jìn)的技術(shù)和廣泛的應(yīng)用范圍正在逐步取代原有的產(chǎn)品，成為當(dāng)前電力系統(tǒng)測溫系統(tǒng)的主流產(chǎn)品。

2無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

   無線測溫系統(tǒng)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，是由無線測溫、無線通信終端、通信管理器組成：無線測溫終端主要是應(yīng)用感應(yīng)能量泵原理，從一次設(shè)備當(dāng)中吸取電能，為元器件提供電源，直接使用溫度傳感器測量系統(tǒng)設(shè)備重要位置的溫度。通常情況下，經(jīng)信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換后的溫度信號(hào)，利用無線方式與無線通信終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息通訊，從而達(dá)到實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測的目的。主要用于測量開關(guān)、總線觸點(diǎn)、閘刀開關(guān)等電力高壓系統(tǒng)帶電位置的溫度。無線測溫終端將收到的無線電通訊終端的指令，通過無線電發(fā)送A/D采樣值、溫度值、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息通訊模塊到無線電通信終端。無線通信終端是一種用于在無線測溫終端和通信管理設(shè)備之間交換信息的系統(tǒng)。它通過通信總線將接收到的通信管理機(jī)的指令，通過無線形式發(fā)送到無線測溫終端。無線測溫終端接收到無線數(shù)據(jù)后，通過通信總線轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w轉(zhuǎn)換，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾?/span>[2]。

3應(yīng)用場景

   無線測溫傳感器適用于高壓輸電、變電、配電的眾多行業(yè)，例如電力、鋼鐵、采礦、石油化工等行業(yè)的高壓開關(guān)柜、變壓器、高壓電纜等高壓設(shè)備的觸頭、母排等電接點(diǎn)的溫度監(jiān)測。

   常用監(jiān)測位置有：導(dǎo)線、主變?nèi)齻?cè)套管、各類線夾、刀閘、開關(guān)、穿墻套管、電纜接頭、電容器表面、接觸器觸點(diǎn)、母線連接點(diǎn)、高壓開關(guān)柜觸頭及接點(diǎn)、開關(guān)柜內(nèi)各個(gè)連接點(diǎn)、各類高低壓設(shè)備存在接觸電阻的連接點(diǎn)、其他位置等。

   無線測溫系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高、安全可靠，利用無線傳輸?shù)姆绞綔y量高壓環(huán)境溫度已成為一種必然趨勢。實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)、線路、線夾溫度情況預(yù)警和告警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，降低運(yùn)維成本，有效降低設(shè)備異常故障率，防止出現(xiàn)因溫度過高、溫升異常等原因引起設(shè)備異常損壞現(xiàn)象發(fā)生，可有效提高電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行可靠性[3]。

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RS 485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(jì)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(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)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(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

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：

溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)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(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

2）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)規(guī)定時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

3）實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)語音報(bào)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(shí)提醒值班人員。

4）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、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(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)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

   綜上所述，通過無線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行長期分析，就能夠分析出設(shè)備的劣化情況，從而對(duì)電力設(shè)備由過去的定期計(jì)劃檢修，變?yōu)闋顟B(tài)檢修，提升電力供電的安全性、可靠性，減少由于設(shè)備故障停電的時(shí)間，進(jìn)一步縮小停電范圍，降低電力檢修成本，對(duì)于提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李迎濤 李逸銘 尤驥 王喬道 李韓松.關(guān)于無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

[2]殷博，姬忠全，褚建偉，李保明.無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)在水泥行業(yè)大型減速機(jī)上的應(yīng)用[J].水泥，2021(04):71-72.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.06版．

[4] 安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10