基于無線測溫系統在高壓電氣設備上的應用研究

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著鋼鐵企業的快速發展，對電力的需求也越來越大。許多供電設備需要常年運行，而一些設備，如變壓器、傳輸電纜、高壓開關等連接部件容易因發熱而損壞。因此，如何對供電設備的溫度進行全方位的監測，已成為鋼鐵企業發展中要解決的首要問題。基于此，本文探討了無線測溫系統在高壓電氣設備中的應用，僅供參考。

關鍵詞：無線測溫系統；高壓電氣；優勢；溫度傳感器

0引言

隨著科技的不斷發展與進步，很多新興技術被應用到鋼鐵企業的電氣控制系統中。眾所周知，電力系統在運行的過程中會有大量的熱量產生。而如何調控整個系統的溫度是電力發展過程中首先要解決的問題。在變電站中，由于工作的特殊性，會涉及到許多重要的設備、儀器。而這些設備的造價較高，且大多使用壽命較長，在使用的過程中很容易出現設備損壞的情況。同時，由于在發電過程中會產生一定的熱量，若不能及時被疏散，將會引起局部的溫度過高，甚至引起火災，對員工和企業的生命以及財產安全帶來嚴重的威脅。

1無線測溫系統結構分析

無線測溫系統就是可以自主、實時的對溫度進行監控，若發現溫度過高，便會給工作人員傳達信息，好讓工作人員可以及時的調控溫度。無線測溫系統由實時監測溫度（溫度傳感器）和負責傳輸并顯示結果的兩個結構組成。其與以往常規的測溫系統相比，沒有具體的傳輸設備，優勢在于利用無線的方式將信息進行傳達。溫度傳感器所處的位置一般在電纜接頭、高壓開關柜、保險絲等接口處，其能夠直接檢測此部分的溫度，之后將監測的溫度結果借助無線技術傳輸、顯示在控制分析器件中。此外，高壓和低壓的各自工作部分需要采用電氣隔離，以保證測溫系統的安全性，規避漏電等危險事件的發生。而接收信息的部分則需安置在特定的位置，并設置多個信息傳導通道，以便及時接收并顯現出所接收到的溫度信息。此外，因為接收裝置以及傳導裝置所涉及的種類以及數量較多，所以還能夠分析處理溫度有關的信息，然后利用無線網絡將信息傳導給工作人員，進而完成對溫度的實時監控。

1.1溫度傳感器

溫度傳感器主要是將溫度信號轉換成電信號，可以測量電路、邏輯控制電路、供電電源等，并具備防水防塵效果，可適應長時間工作。但要注意測量期間，需要將溫度傳感器與待測物體表面密切接觸（可采用耐高溫尼龍絲或粘貼的方法），減少測量誤差，并封裝高溫和高熱縮管，以適應高溫工作。此外，為了保證溫度傳感器的線性工作范圍，應選用-55～130℃的傳感器，并根據不同的工作場所、環境，合理的控制精準度和誤差。

1.2無線溫度檢測器

目前的無線溫度檢測器實現了多個信息接收通道，使其可以同時顯示、處理多個方位的監測數據。在檢測器中，設有由工作人員預先設置的故障處理模塊和閾值判定模塊，一旦監測的數據與設定的閾值不符合，則會直接傳輸至故障處理模塊。探測器將顯示警告字樣、高低電平、驅動報警指示燈、聲音等。此外，無效溫度檢測儀還可以進行信息傳輸，將數據線或串口/并行通信芯片連接到計算機上，可以遠程監控，同時分析多種工況，以便及時發現異常情況，及時處理安全隱患。

1.3實時溫測軟件系統

實時溫測軟件系統的研發，解決了人力匱乏的問題，減少了人員的工作量，并實現了實時溫度測量和實時數據處理、分析，將其與無線檢測系統相連，借助計算機實現顯示溫度、與歷史數據相比較、存儲數據、故障預警、設備運行狀態分析等功能，以便幫助工作人員及時明確目前測溫結果以及異常情況，確保各個設備正常的運轉，此外，通過計算機的計算能力以及可視化能力，可以將溫度的變化生動顯示出來，使工作人員直觀的判斷出異常點，及時處理，便于維修。

2無線測溫系統技術的優勢及應用范圍

2.1無線測溫系統的技術優勢

（1）無線測溫系統抗干擾能力強，且具備低功耗、低成本、實時處理能力強、使用復雜度低等優勢，其通信頻段一般在2.3～2.5GHz區間，處于高頻波段。

（2）無線測溫系統中的溫度傳感器裝有天線，不僅縮小了面積，同時還可以保證工作效率，即通訊效果，并提升了簡便性，方便安裝和使用，加上該測溫系統采用鋰電池供電，會*大限度延長壽命。

（3）無線測溫系統中的傳感器使用二進制編碼，處理分析更為方便。

（4）無線測溫系統中的溫度傳感器利用了無線傳輸技術，不再需要傳統的外置數據線，降低了漏電等安全風險，提升整體工作的安全性，同時也因為不需要留置外置數據線，使得目前的無線測溫系統具備較強的抗干擾能力，也不會受到振動、溫度、灰塵等外界影響，提高系統的安全性和穩定性。

（5）無線測溫系統中的溫度傳感器與計算機相連，可以利用互聯網技術進行數據的分析和處理，*大限度的節省了人力，提升工作效率。

（6）信息傳導方面，無線測溫系統使用的是無線通信技術，操作難度小，且對能源的消耗較小，尤其是市場造價低，具有較強的經濟效益。

2.2無線測溫系統的適用范圍

無線測溫系統中采用了ZiBee技術，尤為適用于短距離通信，且隨著技術的發展，使其工作范圍包括：35kV以下高壓開關、110kV以下地下電纜、多種接觸點、繼電器。并于使用過程中注意限制工作電壓。

3無線測溫系統應用實例

無線測溫系統，作為21世紀電力行業的重要發展，自從問世以來，就在電氣行業中有很廣泛的應用，隨著無線測溫系統的不斷發展和完善，其工作的效率和產生的效益，被廣大企業所認可并青睞。雖然我國相比英美等發達國家腳部的趨勢。

實例一：

高壓開關柜即電路中的斷電保護器，多應用于高壓傳輸設備中的發電設備、變壓器、大功率負載、配電器、傳輸線纜中，傳統電氣行業中，可以通過較多的設備來輔助電路控制，其中*為常見的就是對于電路斷電保護系統，即在電路運轉達到某種負荷或溫度過高時，該系統可以自動切斷電路供應，預防發生安全事故，這說明，在高壓設備中，各個接口都是預先固定好的，且位置隱秘，更換困難，隨著時間推移，故障發生率提升，并增加電阻，產生較多熱量，形成惡性循環，降低安全性。如果采用人工測量溫度的方式，無法獲取實時的信息，還易因經驗的差異性，忽略潛在的問題，不能及時辨別安全隱患，從而造成安全事故，因此，為了規避這一不良風險，應引入無線溫度在線監測系統，如河北宣化鋼鐵集團一樣，從而實現對變電站高壓開關柜內觸電和電纜接頭溫度的實時監測，及時發現異常情況，及時對異常溫度過熱的情況進行處理，保證安全性，降低安全事故的發生率。

實例二：

某化工集團備有30MW、60MW、13.5MW不同功率的發電機組，數量1～3臺，作用：工廠供水、供電、供暖，由于負荷較大，且隨著近幾年工廠用電需求增多，電氣設備不斷的改造，進一步增加了用電的負荷量，從而使得該企業在多年以前檢修時發現發電組接線部分因過熱而產生的一定程度損壞，增加安全隱患。之后該企業投入了無線測溫系統，將溫度傳感器系統與計算機相連接，實現了實時監測的情況，以便于工作人員及時掌握設備的實時情況，對于異常現象及時處理，及時排查安全隱患，保證該企業工廠的安全。

4應用場所

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

5系統結構

溫度在線監測系統結構圖

6系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

3）運行報表：查詢及打印各測溫點指定時間的溫度數據。

4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系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。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

7系統硬件配置

溫度在線監測系統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主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

名稱	外形	型號	參數說明
系統組態軟件		Acrel-2000/T	硬件：內存4G，硬盤500G，以太網口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統：Windows764位簡體中文旗艦版。 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規約
智能通信管理機		Anet-2E4SM	通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。
無線測溫集中采集設備		Acrel-2000T/A	壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm）
	Acrel-2000T/B	硬件：內存4G，硬盤128G，以太網口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統：Windows7 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm)
顯示終端		ATP007 ATP010	DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。

	ARTM-24	35MM導軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫；
無線收發器		ATC450-C	可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。
	ATC600	ATC600有兩種規格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。
電池型無線測溫傳感器		ATE100M	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。
	ATE200	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
	ATE200P	電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。
CT取電型無線測溫傳感器		ATE400	CT感應取電，啟動電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。
有線溫度傳感器		PT100	用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好Pt100
	NTC	用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好

8結語

傳統電氣設備無法實現實時溫度監測，也不具備全自動溫度監測，設備落后，難以及時辨別異常溫度升高的情況，降低工作效率，加上部分電氣設備中的溫度監測是定制完成，統一規格，導致應用范圍狹窄，并且缺乏測溫的統一規定，導致通用型不強，尤其是零件出現故障、損害后，難以替換，從而影響推廣性。因此，要想進行溫度監測的技術革新，就需要結合目前實際情況，包括：高壓電氣企業的電站設備、溫度監測需求等，制定出符合實際情況的全自動化溫度監測系統，確保高壓電氣設備周期的穩定運行。無線測溫系統又稱“無線溫度在線監測系統”，其具備實時在線監測、工作環境惡劣、安裝方便、預警及時等特點，可以有效保證高壓電氣設備的安全性。無線測溫系統由無線溫度傳感器、測溫通信終端（溫度接收儀）、溫度監測預警工作站三部分組成，其中，無線溫度傳感器可以測量接觸點的溫度，無線溫度接收儀負責接收各無線溫度傳感器（探頭）測量和發送出的溫度數據，通過總線連接，將數據上傳至管理計算機，響應管理軟件命令，而工作站系統屬于無線測溫客戶端軟件，可以便于實時觀察到監測的結果，包括溫度數據的變化曲線，以便及時發現溫度過熱、或急劇升溫到設置報警溫度立即報警。因此，在無線測溫系統的干預下，工作人員可以及時明確溫度測量結果，發現溫度變化，及時鑒別安全隱患，并處理，保證生產設備的效率以及安全性能，此外，無線傳輸技術摒棄了外置數據線，*大限度減少了傳輸過程中的電容、電感耦合，提升了高壓電氣設備的使用安全性。并且隨著該項技術的不斷普及，無線測溫系統已經不局限于電氣企業中，于各行各業都有了廣泛的推廣，在其作用下，工作人員可以進行嚴格監管，通過遠程監控，對溫度進行高效管理，*大限度的推動了我國的經濟發展。

參考文獻

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審核編輯 黃宇