無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理與產品選型

劉細鳳

江蘇安科瑞微電網研究院有限公司  江蘇江陰  214432

   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，重點介紹了在線監(jiān)測的無線測溫技術特點。在此研究基礎上，探討了無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)在實際工作場景中的應用案例，證明了其在溫度檢測方面的重要應用價值。

   關鍵詞：無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

0引言

   伴隨經濟的快速發(fā)展，電力領域也有了很大的進步，人們對電力系統(tǒng)的安全性、可靠性有了較高的要求，因此，電力系統(tǒng)高壓傳輸設備的安全運行工作就顯得非常重要。特別是伴隨無人變電站的建設投入使用，人工管理巡視的方法已經逐漸被弱化。在此情況下，人們研究了無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)能實現(xiàn)對電力高壓設備的實時在線檢測，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運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

   發(fā)電廠與變電站高壓開關柜、室外刀閘開關等一些重要的設備，經過長期的運行，往往開關觸點以及母線連接出會由于老化、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警監(jiān)測，就容易導致安全事故的發(fā)生。我們知道，高壓設備接頭部位的溫度難以監(jiān)測，這主要是由于此部位都會有高壓裸露，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，傳感器主要是安裝到高壓設備上，同接收設備間無電氣聯(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，由于價格相對低廉，該系統(tǒng)可以安裝在任何高壓開關和總線連接上。系統(tǒng)配備標準通訊接口，可實行在線操作。高壓開關柜的運行溫度信息數(shù)據(jù)可以通過上位計算機記錄，形成高壓設備維護的依據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)故障的預測性維護。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注且非常重要的問題，尤其是高壓輸電設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。

   對電力系統(tǒng)尤其是高壓輸電帶電設備關鍵節(jié)點的溫度監(jiān)測，除了當前電力系統(tǒng)仍在使用的在被測觸點上貼上專用蠟片，并通過定期檢查蠟片的變色程度或熔融程度，推導出觸點溫度這一相對原始的方法外，約有四種監(jiān)測技術被應用于電力系統(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備上；光纖測溫產品種類繁多，但由于其價格昂貴、安裝難度大、機柜內外使用限制，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。雖然目前應用廣泛，但由于自身的局限性，隨著技術的發(fā)展，它將逐漸被高科技產品所取代；無線測溫方法經研究發(fā)現(xiàn)，其具有在線、實時、不影響設備固有絕緣的優(yōu)點。其先進的技術和廣泛的應用范圍正在逐步取代原有的產品，成為當前電力系統(tǒng)測溫系統(tǒng)的主流產品。

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用感應能量泵原理，從一次設備當中吸取電能，為元器件提供電源，直接使用溫度傳感器測量系統(tǒng)設備重要位置的溫度。通常情況下，經信號調理、模數(shù)轉換后的溫度信號，利用無線方式與無線通信終端設備進行數(shù)據(jù)信息通訊，從而達到實時溫度監(jiān)測的目的。主要用于測量開關、總線觸點、閘刀開關等電力高壓系統(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、設備運行狀態(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，通過通信總線轉發(fā)給通信管理機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w轉換，同時保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾?/span>[2]。

3應用場景

   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)的高壓開關柜、變壓器、高壓電纜等高壓設備的觸頭、母排等電接點的溫度監(jiān)測。

   常用監(jiān)測位置有：導線、主變三側套管、各類線夾、刀閘、開關、穿墻套管、電纜接頭、電容器表面、接觸器觸點、母線連接點、高壓開關柜觸頭及接點、開關柜內各個連接點、各類高低壓設備存在接觸電阻的連接點、其他位置等。

   無線測溫系統(tǒng)實時性強、性價比高、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。實時掌握電網設備狀態(tài)、線路、線夾溫度情況預警和告警信息，實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測，降低運維成本，有效降低設備異常故障率，防止出現(xiàn)因溫度過高、溫升異常等原因引起設備異常損壞現(xiàn)象發(fā)生，可有效提高電網設備運行可靠性[3]。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結構

          Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、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)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

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)內所有開關設備運行溫度狀態(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。

2）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

3）實時告警：系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(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。

4）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關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5結束語

   綜上所述，通過無線監(jiān)測系統(tǒng)實時在線監(jiān)測，對溫度數(shù)據(jù)進行長期分析，就能夠分析出設備的劣化情況，從而對電力設備由過去的定期計劃檢修，變?yōu)闋顟B(tài)檢修，提升電力供電的安全性、可靠性，減少由于設備故障停電的時間，進一步縮小停電范圍，降低電力檢修成本，對于提升電力系統(tǒng)的經濟效益以及社會效益具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]李迎濤 李逸銘 尤驥 王喬道 李韓松.關于無線測溫在線監(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)大型減速機上的應用[J].水泥，2021(04):71-72.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2020.06版．

[4] 安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

作者簡介：

劉細鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞微電網研究院有限公司，主要從事電力監(jiān)控行業(yè)能效管理的研發(fā)與應用。