關於電力設備無線測溫係統應用的研究

程瑜

江蘇安科瑞微電網研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：在時代不斷進步的過程中電力事業(ye) 占據著重要地位，同時也對電力行業(ye) 提出更加嚴(yan) 格的要求。在長期工作中，由於(yu) 設備基礎變化、溫濕度變化、嚴(yan) 重超負荷運行、觸點氧化等原因造成的電力設備壓接不緊，觸頭接觸部分發生改變。電力設備無線測溫係統能為(wei) 變電站設備的安全穩定運行提供有力保證，是變電站實現自動化的又一可靠有效的技術手段。現對實際變電站現場設備溫度過高的原因、電力設備無線測溫係統使用中發揮的作用和不足之處進行了分析。

關(guan) 鍵詞：電力設備；無線測溫；應用

0引言

伴隨著大機組、大容量和高電壓的迅速發展，電氣設備的運行條件變得更加苛刻，隨之帶來設備故障率逐漸增加，排除故障時間越來越長，造成的經濟損失也越來越大。據統計，近年來電力係統發生的事故中有相當一部分與(yu) 電氣設備的發熱問題有關(guan) ，因此，對電氣設備溫度的監測顯得尤為(wei) 重要。高壓電氣設備溫度監測點都處於(yu) 高電壓、大電流、強磁場的環境中，甚至有的監測點還處在密閉的空間中，由於(yu) 強電磁噪聲和高壓絕緣、空間的限製等問題，傳(chuan) 統的溫度測量方法無法適應。所以，對電力設備運行狀態在線監測、故障診斷和及時維修受到人們(men) 的高度重視。

1無線測溫技術的研究

1.1無線監測係統的功能

在電氣設備內(nei) 部安裝一種傳(chuan) 感器，主要是非接觸式並且無源高精度的紅外傳(chuan) 感器，例如變壓器、開關(guan) 櫃以及封閉母線等等，進而實現對非接觸式的係統溫度采集。智能無線監測係統的電纜及其附件的溫度測量是通過光線傳(chuan) 感器的作用進行的,通過無線監測係統中的硬件與(yu) 軟件設備能夠實現對設備溫度的實時監測,對無線監測係統的後台進行實時監測並且要對趨勢進行分析，能夠對電氣設備的隱患做到及時的發現與(yu) 預防，進而能夠實現在故障出現前對問題進行解決(jue) ，及時扼殺電氣設備故障的萌芽。

1.2無線監測係統的研究

無線監測係統的結構包括測溫數據采集、通信終端和通信管理三個(ge) 主要部分構成。測溫數據采集是基於(yu) 感應式原理，對電能的獲取，並通過傳(chuan) 感器實現對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現數據通訊時，就可以對設備進行溫度的實時監測，監測點主要在開關(guan) 與(yu) 母線接點等關(guan) 鍵部位。通信終端對測溫終端發出命令，將溫度值等信息傳(chuan) 輸到無線通信的主要管理部位。通信終端是其他兩(liang) 個(ge) 部分的進行交換的主要機構，能夠通過對信息的收集再經過無線將信息發送至測溫現場顯示終端,受到數據後再轉發給通信管理,進而實現數據的轉換，也保證了數據的完整與(yu) 可靠。

1.3技術特點

首先，安全性，可以通過點位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會(hui) 影響電氣設備的安全運行，具有較高的安全性；其次，準確性，在無線傳(chuan) 感器係統當中往往會(hui) 應用一些精度較高的數字傳(chuan) 感器，且這些傳(chuan) 感器大多以接觸式測溫為(wei) 主，將傳(chuan) 感器設置在發熱點附近能夠將測溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來，從(cong) 而為(wei) 監測係統提供準確的測溫數據；第三，靈活性，通常情況下，無線測溫元件的體(ti) 積都比較小，因此，其安裝較為(wei) 方便，能夠進行靈活的組網，既可以使用有線網絡，也可以使用無線網絡，而且能夠滿足多點安裝的需求，確保測量工作的完整性；第四，易用性，通常會(hui) 采用模塊化的方式進行無線測溫平台的設計，通過這種設計方式，能夠有效提升係統操作的便捷性和簡單性，且便於(yu) 和網絡的連接，實現係統的自動化控製，確保了係統的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術的應用較為(wei) 重視低功耗理念的應用，所以在應用該項技術進行測溫時，不僅(jin) 不會(hui) 造成太大的能源消耗問題，還會(hui) 使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。

2無線測溫係統的技術優(you) 勢及適用範圍

無線測溫係統的通信頻段一般設置為(wei) 2.3-2.5GHz，處於(yu) 高頻波段，抗幹擾能力強。通信技術選擇ZigBee技術，適用於(yu) 短距離通信，使用複雜度較低，具有低功耗、低成本的優(you) 點，實時處理能力強。溫度傳(chuan) 感器中安裝有天線，可以保證通信效率，體(ti) 積較小，便於(yu) 安裝和使用，內(nei) 部采用鋰電池供電，使用壽命長。傳(chuan) 感器使用二進製編碼，處理分析方便。溫度傳(chuan) 感器在使用時應用無線傳(chuan) 輸技術，不需外接數據線，係統安全性能高，漏電風險小。由於(yu) 溫度傳(chuan) 感器在信息傳(chuan) 輸時不需要使用外部數據線，因此不會(hui) 受到溫度、濕度、灰塵、振動等的影響，數據傳(chuan) 輸穩定性高，抗幹擾能力強。溫度傳(chuan) 感器與(yu) 計算機連接並通過計算機中的軟件對檢測數據進行處理和分析，具有良好的實時性，同時還可節省人力資源，提高工作效率。與(yu) 傳(chuan) 統的紅外測溫傳(chuan) 感器相比，本研究提出的無線測溫係統不需要人工進行操作，受周圍環境、設備構造的影響比較小，測量精度比較高。目前研製的無線測溫係統工作範圍為(wei) 35kV以下高壓開關(guan) 、繼電器以及多種接觸點，地下電纜的檢測電壓為(wei) 110kV，在使用時要注意工作電壓的限製。

3電力設備無線測溫係統的應用

在電力設備無線測溫軟件安裝前，變電站內(nei) 運行人員主要依靠手持式測溫儀(yi) 或紅外成像儀(yi) 進行測溫。對全站的設備進行測溫檢查不僅(jin) 工作量較大也比較費時間，而且不能保證對設備需要測溫的部位全部進行測溫，容易產(chan) 生遺漏現象，同時較為(wei) 依賴運行人員的主動性，責任心較強的人員，測溫效果較好，發現安全隱患的可能性較大。一旦發生人工巡檢測溫不到位，沒有及時發現設備溫度過高隱患的情況，有可能造成設備故障，導致停電現象發生，影響生產(chan) 運行安全。所以，就需要一種能夠自動采集日常巡檢中所需要的設備運行溫度參數，並可以及時有效提供給運行人員進行查看的測溫技術，當設備溫度越其能夠發出報警，提示溫度越限部位，為(wei) 運行人員提供可靠的信息依據，以便後續采取處理措施。在了解了電力設備無線測溫技術和手段後，結合站內(nei) 實際設備可能溫度過高部位的位置特點和安裝使用要求，采用電力設備無線測溫係統，可以彌補人工對變電站設備進行測溫存在的不足，提高設備測溫的效率和準確度。電力設備無線測溫係統由無線測溫傳(chuan) 感器、無線測溫通信終端及後台主機三部分組成。無線測溫傳(chuan) 感器安裝在斷路器、隔離刀閘、電纜接頭、套管、母線等設備的連接部位，通過無線射頻技術將該部位的實時測溫數據發送到無線測溫通信終端，再由無線測溫通信終端將采集的多路實時測溫數據通過數據線傳(chuan) 回後台主機；變電站運行人員可以通過主機終端安裝的測溫軟件查看全部測溫結果。電力設備無線測溫係統的安裝應用，可以讓變電站運行人員足不出戶，隨時查看變電站電氣設備重要部位的溫度實時參數，大大方便了設備巡檢測溫，而且測溫結果準確及時。該測溫係統還可以根據用戶要求自動繪製測溫點的溫度曲線，同時可以保存全部測溫參數90天，便於(yu) 變電站運行人員進行曆史查看，方便了運行人員進行設備溫度記錄和曆史分析。

4安科瑞無線測溫係統

4.1係統結構

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該係統具有遙信、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，可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

溫度在線監測係統結構圖

4.2係統功能

測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電係統內(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

1. 實時告警：係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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. 曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.3係統硬件配置

溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

5結束語

無線測溫技術的應用為(wei) 電力係統的安全供電提供了重要的保障作用，配合信息技術形成的無線測溫係統，實現了電氣設備運行溫度的集中監測與(yu) 預警，便於(yu) 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]任博軒.電力設備無線測溫係統的應用

[2]柯兆盛,郭樹旭,劉寶琦,淩子鬆,李英博.基於(yu) nRF401芯片的無線傳(chuan) 輸遠程測溫係統.傳(chuan) 感器技術,2020(07)

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06版

[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決(jue) 方案2021.10