淺談電氣設(shè)備無線測(cè)溫技術(shù)的勢(shì)與應(yīng)用選型

趙娜

   安科瑞電氣股份有限公司 

摘  要： 無線測(cè)溫技術(shù)以其安裝方便靈活、測(cè)溫精度高、安全可靠、環(huán)境適應(yīng)性好、便于集中管理等點(diǎn)， 解決了電氣設(shè)備長(zhǎng)期帶電運(yùn)行狀態(tài)下的溫度在線監(jiān)測(cè)問題， 提高了電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性， 在電力行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹無線測(cè)溫技術(shù)的勢(shì)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無線測(cè)溫； 電氣設(shè)備； 在線監(jiān)測(cè)

0 引言

    伴隨著大機(jī)組、大容量和高電壓的迅速發(fā)展， 電氣設(shè)備的運(yùn)行條件變得加苛刻， 隨之帶來設(shè)備故障率逐漸增加，排除故障時(shí)間越來越長(zhǎng)，造成的經(jīng)濟(jì)損失也越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 近年來電力系統(tǒng)發(fā)生的事故中有相當(dāng)部分與電氣設(shè)備的發(fā)熱問題有關(guān)，因此，對(duì)電氣設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。 高壓電氣設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)都處于高電壓、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中，甚至有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)還處在密閉的空間中，由于強(qiáng)電磁噪聲和高壓絕緣、空間的限制等問題，傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法無法適應(yīng)。所以，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、故障診斷和及時(shí)維修受到人們的高度重視。

1 電氣設(shè)備無線測(cè)溫的必要性

    發(fā)電廠（變電站）的開關(guān)柜、母線接頭、室外刀閘開關(guān) 等都是重要的設(shè)備，在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，開關(guān)的觸點(diǎn)和母線連接等部位會(huì)因老化導(dǎo)致接觸電阻過大而發(fā)熱，而這些發(fā)熱部位的溫度很難監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。而封閉式開關(guān)柜體在運(yùn)行中禁止打開，因此難以測(cè)量運(yùn)行中柜內(nèi)接（觸）頭的實(shí)際溫度，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理接（觸）頭過熱性缺陷，會(huì)嚴(yán)重威脅電力安全生產(chǎn)。

而采用無線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)， 可通過上位機(jī)軟件記錄高壓設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行溫度， 在數(shù)據(jù)庫中長(zhǎng)期保存， 實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線，并進(jìn)行分析，旦發(fā)現(xiàn)溫度過高或急劇升溫至事先設(shè)置的報(bào)警溫度值則立即報(bào)警，為高壓電氣設(shè)備的維修提供累積數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備熱故障的預(yù)知維修。

2 無線測(cè)溫技術(shù)的勢(shì)

   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(cè)量方式與普通的溫度測(cè)量方式不同。以對(duì)于高壓電氣設(shè)備的測(cè)溫主要采取以下三種方式。

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

    （2）蠟片測(cè)溫：將蠟片貼在節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)溫度過高時(shí)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(cè)溫：由測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和超溫報(bào)警。其缺點(diǎn)在于光纖在運(yùn)行幾個(gè)月 后會(huì)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)行帶來大威脅甚至威脅到人身安全。

鑒于以往的測(cè)溫方式的種種弊端，無線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無線測(cè)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(gè)測(cè)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(dòng)測(cè)溫終端。運(yùn)行人員可在主控室對(duì)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(cè)預(yù)警，從而全面及時(shí)掌握電氣設(shè)備運(yùn)行狀況。另外，無線測(cè)溫系統(tǒng)后臺(tái)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(xiàn)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 無線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用

      無線測(cè)溫系統(tǒng)由無線測(cè)溫終端、無線監(jiān)控終端、無線測(cè)溫集中器、DTU（數(shù)據(jù)傳輸單元）和上層溫度監(jiān)測(cè)中心構(gòu)成，如圖1所示。無線測(cè)溫終端負(fù)責(zé)對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度進(jìn)行采集； 無線監(jiān)控終端負(fù)責(zé)顯示及發(fā)送溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；無線測(cè)溫集中器負(fù)責(zé)接收、處理數(shù)據(jù)，并通過RS-485總線將數(shù)據(jù)傳輸至DTU；DTU負(fù)責(zé)將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；溫度監(jiān)測(cè)中心負(fù)責(zé)對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析與報(bào)警。

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電廠（變電站）內(nèi)多個(gè)高壓電氣設(shè) 備動(dòng)、靜觸頭， 以及接頭和母排等部位運(yùn)行溫度的集中有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而大大提高高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性，有效地防止電氣設(shè)備火災(zāi)的發(fā)生。

圖1 無線測(cè)溫系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4 安科瑞無線測(cè)溫系統(tǒng)介紹

       安科瑞無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)無線測(cè)溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和專家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗(yàn)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計(jì)思想，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計(jì)的款專業(yè)的無線測(cè)溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      Acrel-2000T無線測(cè)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)行通信（如圖2），系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循標(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很大地提高。

      Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、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?？梢员O(jiān)控?zé)o線測(cè)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。

      Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強(qiáng)，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機(jī)界面，方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)軟件工程的設(shè)計(jì)規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡(jiǎn)捷明了，主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

圖2 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)功能

■實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

      Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控軟件人機(jī)界面友好，能夠以配電次圖的形式直觀顯示各測(cè)溫節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)及有關(guān)故障、告警等信息

■溫度查詢

     溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運(yùn)行報(bào)表

     查詢各回路設(shè)備運(yùn)行溫度報(bào)表.

■實(shí)時(shí)報(bào)警

     壁掛式無線測(cè)溫監(jiān)控設(shè)備具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

■設(shè)備提供以下凡種告警fang式：

     a.彈岀事件報(bào)驚窗口.

     b.實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

     c.短信吿警，可以向手機(jī)號(hào)ma發(fā)送吿警信息短信（需選配短信mao）.

■歷史告警査詢

      Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

■用戶權(quán)限管理

      Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)*的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

■定值設(shè)置

     用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

     展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息， 設(shè)備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。頁顯示場(chǎng)站的變壓器數(shù)量、回路個(gè)數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

      實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測(cè)各個(gè)回路的測(cè)點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數(shù)變化，包括測(cè)量量、信號(hào)量等信息（信號(hào)量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。

能耗統(tǒng)計(jì)頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢(shì)曲線，電能環(huán)比，用電。

運(yùn)維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測(cè)接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

■手機(jī)APP（可選）

      設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫 度數(shù)據(jù)以及曲線。

4.3 安科瑞ARTM系列無線測(cè)溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點(diǎn)無線測(cè)溫方案由無線溫度傳感器、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(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測(cè)溫終端或無線測(cè)溫系統(tǒng)（如圖3）。

圖3 電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫結(jié)構(gòu)圖

4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

      無線溫度傳感器共有5種，分別對(duì)應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對(duì)不同的變電站要求，可根據(jù)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 安科瑞無線收發(fā)器

     無線測(cè)溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號(hào)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RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺(tái)系統(tǒng)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

5 結(jié)語

      無線測(cè)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(cè)溫系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備運(yùn)行溫度的集中監(jiān)測(cè)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(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]紀(jì)小松.電氣設(shè)備無線測(cè)溫技術(shù)的勢(shì)與應(yīng)用

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)  2019.11版

作者簡(jiǎn)介：趙娜，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無線測(cè)溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用