無線溫感在電氣設備測溫中的應用

摘 要：沁水晉煤瓦斯發(fā)電有限公司總裝機容量120MW，10kV高壓開關柜110面，電力變壓器13臺，10kV電抗器6臺，高壓設備接頭多，自2008年9月份投運以來已發(fā)生多次高壓設備內(nèi)部接頭發(fā)熱問題，在日常巡檢測溫過程中難以及時發(fā)現(xiàn)，嚴重影響設備安全穩(wěn)定運行，設備發(fā)熱隱患極易釀成安全事故。無線測溫系統(tǒng)采用無線通訊網(wǎng)絡進行連接形成互聯(lián)互通模式，在互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境中，可遠程實時監(jiān)測高壓開關柜封閉區(qū)域關鍵部位的溫度。同時也能通過云數(shù)據(jù)的過濾分析，對設備溫度異常進行預警，確保電力設備的安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：無線溫感;電氣設備;測溫

1 系統(tǒng)概述

沁水晉煤瓦斯發(fā)電有限公司總裝機容量120MW，10kV高壓開關柜110面，電力變壓器13臺，10kV電抗器6臺，高壓設備接頭多，自2008年9月份投運以來已發(fā)生多次高壓設備內(nèi)部接頭發(fā)熱問題，在日常巡檢測溫過程中難以及時發(fā)現(xiàn)，嚴重影響設備安全穩(wěn)定運行，設備發(fā)熱隱患極易釀成安全事故。

現(xiàn)配電柜接點超溫報警等電氣安全方面的監(jiān)控設施目前基本空缺，僅靠人工巡檢來完成電氣隱患的檢測和判斷，缺少對電氣安全隱患做出預判的相關技術防范設施，也不能實現(xiàn)防患于未然、預防電氣事故發(fā)生。無線測溫系統(tǒng)采用無線通訊網(wǎng)絡進行連接形成互聯(lián)互通模式，在互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境中，可遠程實時監(jiān)測高壓開關柜封閉區(qū)域關鍵部位的溫度。同時也能通過云數(shù)據(jù)的過濾分析，對設備溫度異常進行預警，確保電力設備的安全穩(wěn)定運行。

2 綜合對比

現(xiàn)電氣設備測溫管理及安全狀態(tài)評估方法，主要用熱紅外成像儀進行人工定期測溫，人工定期測溫方式既存在安全隱患，也存在效率低下等問題，此測溫方式存在以下弊端：

①不能實現(xiàn)實時在線監(jiān)測，溫升過高時亦不能及時告警;②巡檢過程中易受巡檢人員責任心、巡檢時間間隔等因素的影響;③無法檢測設備內(nèi)部關鍵點溫度數(shù)據(jù);④巡檢數(shù)據(jù)抄錄非常不方便，無法形成完整數(shù)據(jù)記錄，不利于設備數(shù)字化管理;⑤各配電室較為分散，人工巡視需要投入大量人力資源。

使用無線溫感測溫安全監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點：

①監(jiān)控系統(tǒng)使用無線傳感設備、網(wǎng)絡通信及計算機等現(xiàn)代化信息技術，可將設備狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境狀況等過程數(shù)字化;②實現(xiàn)變配電系統(tǒng)電氣設備狀態(tài)與電力運行工況的安全綜合監(jiān)控的全面技術升級，整個電氣安全監(jiān)控立足于對高低壓配電室內(nèi)電氣設備接點溫度的監(jiān)測;③可實現(xiàn)電氣火災故障隱患的全方位精準監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)因漏電、過載、接觸不良等電氣異常隱患導致的溫升異常方面的隱患，全面掌握電氣安全狀態(tài)及運行趨勢，有效避免電氣火災事故的發(fā)生，實現(xiàn)電氣火災的智慧化監(jiān)控管理;④環(huán)境適應性好，溫度傳感器通過匹配軟件的校正后就已經(jīng)補償了傳感器制作過程中的偏差。傳感器可在任何工作溫度范圍內(nèi)的溫度進行調(diào)試，不會受季節(jié)因素影響。通常情況下，傳感器只在安裝后調(diào)試一次，并保持多年不需再校正;⑤安裝方便靈活，無源無線溫度傳感器體積小且與采集器之間數(shù)據(jù)無線傳輸，安裝方便靈活，不受開關柜、變壓器室等結(jié)構(gòu)和空間的影響;⑥低成本，維護方便，無線測溫傳感器的價格較其他傳統(tǒng)測溫方式較低，同時，無源無線的工作方式令本系統(tǒng)的安裝、維護成本大大降低;⑦安全可靠，無線的溫度采樣方式無需在被測點或相關支撐結(jié)構(gòu)上連線，傳感器與接收設備之間無電氣聯(lián)系，從而實現(xiàn)了高壓隔離，保障設備安全運行;⑧無需電池，無線測溫傳感器模塊取電方式為電流互感器取電，無需電池驅(qū)動，減少了電池更換帶來的維護成本，同時不會對生態(tài)環(huán)境造成影響。

3 無線溫感測溫系統(tǒng)介紹

3.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由無線測溫傳感器、無線集中接收模塊、通訊組件及系統(tǒng)后臺組成，各層級方便擴容并自由組合。

系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示：

電氣測溫安全監(jiān)控系統(tǒng)由采集設備層、網(wǎng)絡通訊層、應用層組成。

①采集設備層：無線測溫傳感器主要通過綁扎或支架方式安裝在各電氣設備接點位置，數(shù)據(jù)通過無線傳輸至各無線集中接收裝置;②網(wǎng)絡通訊層：無線集中接收裝置自帶RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口，通過工業(yè)交換機及光纖網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)信息傳至后臺系統(tǒng)（應用層）;③應用層：監(jiān)控后臺應用，實現(xiàn)遠程監(jiān)控電氣設備健康狀態(tài)，查看每個測溫點實時溫度、溫度曲線等數(shù)據(jù)，并可以進行數(shù)據(jù)運算分析，捕捉設備運行中的異常狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備事故的早期征兆，以便采取有效措施排除安全隱患，確保設備安全運行，預防嚴重事故的發(fā)生。

3.2 具體組網(wǎng)方案

后臺服務器及主光交換機放置于網(wǎng)控樓主控室，測溫集中接收裝置和工業(yè)交換機（自帶串口及光口）放置于各配電室，方便網(wǎng)絡擴展。網(wǎng)絡系統(tǒng)分布圖如圖2所示：

無線測溫傳感器采集的數(shù)據(jù)通過433MHz無線鏈路傳送至無線集中接收裝置，無線集中接收裝置將采集的溫度值通過其RS-485通訊端口傳送至具有RS485數(shù)據(jù)傳輸功能的工業(yè)交換機，各配電室配置的工業(yè)交換機與10kV網(wǎng)控樓配置的光口交換機將各電氣設備接點溫度實時數(shù)據(jù)最終傳送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。后臺監(jiān)控系統(tǒng)具有實時監(jiān)控界面、報警設置、報警記錄、歷史記錄分析等功能。實時數(shù)據(jù)顯示能夠直觀地顯示設備接點的實時溫度綜合判斷被測設備的運行情況。

4 安裝后效果

無線測溫主要安裝在容易發(fā)熱的設備連接處及表面，傳感器每隔一定時間自動發(fā)射一次監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，溫度值達到報警設定值后立即報警，可不受發(fā)送周期限制。

安裝后的測溫監(jiān)控系統(tǒng)可查看各設備的今日、昨日、多日的實時溫度曲線圖，也可查看各設備的溫度日平均值（1-12個月可選）、日最高值（1-12個月可選），同類型的設備溫度曲線可進行有選擇的比較分析。

5 結(jié)論

電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的無源無線傳感技術24h在線監(jiān)測電氣接點的溫度變化，捕捉設備運行中的異常狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備事故早期征兆并預警，提醒維護人員采取有效措施，預防嚴重事故的發(fā)生且替代人工巡檢大大提高了設備運維巡檢效率。通過對關鍵設備在線監(jiān)測，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)及趨勢，可以促進維修方式從傳統(tǒng)的“事故維修”和“定期維修”向“預測維修”轉(zhuǎn)變。

參考文獻：

[1]紀小松.電氣設備無線測溫技術的優(yōu)勢與應用[J].電工技術，2019（04）：73-74.

[2]楊紅光.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的無線測溫系統(tǒng)設計[D].濟南：山東大學，2013.

作者簡介：

王交利（1982- ），女，山西長治人，助理工程師，研究方向：瓦斯發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度管理及電氣工程。