高低壓成套開關設備智能化控制系統測溫技術的運用研究

電投（原平）可再生能源有限公司 徐向宇

高低壓成套開關設備是電力系統安全穩定運行的關鍵組成部分。隨著科技的進步，智能化控制系統的集成成為提升設備運行效率及安全性的重要手段。在眾多監測技術中測溫技術尤為關鍵，其精準的溫度監測能力對于預警故障、指導維護決策具有決定性作用。然而，該技術的集成和應用過程中諸如數據分析深度、系統響應速度及環境適應性等問題仍然存在。

1 測溫技術在高低壓成套開關設備智能化控制系統中的集成與應用

1.1 測溫技術在高低壓成套開關設備智能化控制系統中的角色

某廠廠用電系統中相關高低壓成套開關設備智能化控制系統的具體構成及相關參數如表1所示，某廠針對以上設備構建了高低壓成套開關設備智能化控制系統，系統以智能化監控單元（SMU-2024）為核心，實現對高壓開關柜（HVC-5000）與低壓配電柜（LVD-800）的精確控制與實時監測。紅外熱像測溫儀（TI-850）集成于系統中，用于非接觸式溫度監測，以便及時發現與預警可能導致設備故障的異常溫升；微環境監測儀（EMS-300）則負責監視設備的運行環境，保證其處于最佳的工作狀態；在此基礎上，某廠運用了一項測溫技術集成項綜合保護裝置（CPD-201）與智能斷路器（ICB-1000）則提供必要的電力保護，確保系統穩定運行。所有設備通過通信管理單元（CMU-500）實現數據交換與指令下發，保障了整個智能化控制系統的高效協同工作。

表1 成套開關設備智能化控制系統構成及參數

在此基礎上，某廠運用了一項測溫技術集成項目，旨在提升設備的運行安全性和效能。

項目初期對設備原有溫度監控機制進行了全面評估，發現存在監測不全面、響應遲緩等問題。為此某廠運用了一套基于紅外熱像技術的測溫系統，該系統能夠實時監測并記錄開關設備的溫度數據，監測精度達到 ±0.5℃；在集成該測溫系統后，某廠對其在實際操作中的表現進行了為期6個月的跟蹤分析。數據顯示，系統平均每月檢測到異常溫升事件數由集成前的15次下降至2次，故障響應時間從平均1h 縮短至5min 內。此外，通過對測溫數據的深入分析某廠優化了維護計劃，將預防性維護周期由3個月延長至6個月，設備穩定運行率由97.5%提升至99.8%。

測溫技術在高低壓成套開關設備中的角色不僅體現在故障預警上，還通過數據驅動的決策支持進一步提高了運維效率，確保了廠用電系統的高可靠性和經濟性。因此，某廠認為該測溫技術的集成與應用是智能化控制系統不可或缺的一環，對于確保高低壓成套開關設備的長期穩定運行至關重要。

1.2 高低壓成套開關設備智能化控制系統測溫期間的故障預防與響應

某廠在高低壓成套開關設備智能化控制系統中實施的測溫技術不僅實現了高精度的溫度監測，還極大提升了故障預防和響應的效率。系統中的紅外熱像測溫儀TI-850負責實時捕捉設備熱點，并通過定制的算法進行數據分析以識別潛在故障[1]。具體的故障預防監控原理可以用公式表示：T預警=T實測-T環境-T安全余量，式中：T預警表示紅外熱像測溫儀實時監測到的設備溫度，T環境表示微環境監測儀EMS-300所測得的環境溫度，T安全余量主要根據設備材料和負載特性設定的安全溫度余量，通常取5℃。

以高壓開關柜HVC-5000為例，假定該設備在正常運行狀態下的安全工作溫度不超過80℃，當某一測點的T 預警持續超過10℃時系統即判定為高溫預警狀態，自動觸發預警機制，并將數據通過CMU-500通信管理單元上報至中控室。

在最近的一次監測中，TI-850在HVC-5000的一測點記錄到的溫度（T實測）是88℃，而EMS-300測得的環境溫度（T環境）為25℃，則計算過程如下：T預警=88℃-25℃-5℃ =58℃。根據計算結果可知，T預警值遠超過安全范圍，系統立即進入預警狀態。綜合保護裝置CPD-201響應指令，在5s 內切斷了電源，避免了潛在的高溫故障。同時某廠維護人員接到維護任務，迅速到現場進行檢修。經檢查發現是由于連接部分的螺絲松動導致接觸電阻增大，從而引發溫升。維護人員緊固了螺絲并對相關部件進行了整體檢查，確保無其他潛在風險，設備在30min 內完成了維修并重新投入運行。

通過上述智能化測溫與故障響應的精確協同，某廠顯著地提高了設備的安全性能，減少了由于設備故障引起的停機時間，保證了生產線的連續穩定運行。

1.3 測溫數據的分析與決策支持

某廠的高低壓成套開關設備智能化控制系統中，測溫數據的精確分析是確保設備健康運行的關鍵環節。采集的數據經過系統內置的數據處理模塊進行分析以指導決策支持。對測溫數據的分析原理如公式：HI=100-（（T實測-T基準）/T基準）×100，式中：T實測表示當前測量溫度，T基準表示設備在相同負載下的預期正常工作溫度。健康指數HI的計算值接近100，表示設備工作狀態良好，健康指數低于預設閾值則提示設備可能存在故障。

依然以高壓開關柜HVC-5000為例，假設在正常負載下的預期工作溫度為70℃。在最近一次監測中紅外熱像測溫儀TI-850測得某測點的實際溫度為85℃，則計算HI=100-（85-70）/70×100≈78.6℃。某廠設定的預定警戒線溫度為80℃，對比結果顯示HI值低于預警值，故啟動風險評估流程，由專家系統分析可能的故障原因，并提出相應的維護策略。

為確保系統能夠長期穩定運行，某廠采用統計方法對長期測溫數據進行趨勢分析。通過線性回歸模型預測設備的未來工作狀態：T預測=a×t+b，式中：t表示時間，a和b均表示回歸系數，基于所收集的歷史數據通過最小二乘法得出。同樣針對HVC-5000的某測點進行歷史數據回顧分析，得到回歸方程計算過程為：T預測=0.2×t+70，表明該測點的溫度每增加一個時間單位溫度上升0.2℃，基線溫度為70℃。通過上述分析，便于制定出更為精確的預防性維護計劃，減少突發故障的風險。同時，通過對測溫數據的深入分析能夠識別出設備性能衰退的早期跡象，及時調整維護計劃和替換周期，實現成本控制與設備效能的最優平衡。

綜上所述，測溫數據的分析與決策支持為日常維護提供了性能較為可靠的分析工具，以確保設備的高效和可靠性，同時提高了對設備故障預防的主動性和對維護資源配置的智能性[2]。

2 測溫技術運用于高低壓成套開關設備智能化控制系統的優化、挑戰及發展

2.1 測溫系統優化實踐與技術革新

某廠在推動高低壓成套開關設備智能化控制系統的過程中，對測溫技術的優化和技術革新給予了高度重視。在實際操作中，針對傳統測溫方法存在的局限性，如手動測量的不連續性、數據精度低和反應延遲等問題采取了一系列創新手段進行優化。

升級了傳感器設備。由原先的熱敏電阻轉變為基于微電子機械系統（MEMS）的紅外傳感器，提高了測量的準確性和響應速度。MEMS 傳感器的引入將測量誤差控制在 ±0.5℃以內，同時響應時間縮短至毫秒級[3]。這項技術的應用極大提升了測溫數據的實時性和可靠性；實施數據融合技術。將多個測點數據進行綜合分析以消除單點測量偶然誤差的影響。如通過設定權重系數將周圍多個測點的溫度數據綜合考量，得出更為穩定可信的溫度指標[4]。該方法不僅增強了數據的魯棒性，還優化了整體測溫體系的性能；在軟件層面，運用了基于機器學習的預測模型，以歷史數據為基礎對未來溫度趨勢進行準確預測。模型通過持續學習優化算法參數，使得預測準確率提升至92%以上，為設備的預防性維護提供了強有力的數據支持。

最后，為實現配電室遠程值守監測某廠建立了一個集數據采集、傳輸、處理和分析為一體的智能監控系統。該系統采用物聯網技術實時監控設備狀態，并通過云平臺實現數據的集中管理和分析，確保了監測工作的連續性和系統的穩定運行。

通過上述優化和技術革新，某廠顯著提高了測溫系統的性能，為高低壓成套開關設備的智能化控制打下了堅實的技術基礎。同時，這些創新實踐也為某廠在節能減排、提升設備安全性和延長設備壽命等方面做出了積極貢獻[5]。

2.2 高低壓開關設備中測溫技術面臨的挑戰

某廠在實施高低壓成套開關設備智能化控制系統的過程中，識別并應對了測溫技術面臨的多項挑戰。具體來說：

環境因素對測溫精度的干擾。開關設備周邊溫度波動、濕度變化以及電磁干擾等因素極易造成傳感器讀數不穩定，影響測溫結果。某廠通過實施環境補償算法校準傳感器讀數，確保了數據的準確性。然而這種方法增加了系統的復雜性，對算法的實時調整提出了更高的要求；傳感器的老化和故障率問題。某廠監測數據顯示，傳感器平均壽命期內的故障率約為3%，這意味著維護成本和設備穩定性是持續關注的焦點。為此某廠投入資源，定期對傳感器進行檢測和更換，保障了系統的連續運行和數據的準確性。

數據處理和分析較為復雜。隨著傳感器數量的增加數據量呈指數級增長，對存儲和計算能力提出了更高要求。某廠對數據處理架構進行了優化，采用邊緣計算技術對數據進行預處理，減輕了中心服務器的負擔，提升了數據處理效率；測溫技術的集成和兼容性問題。由于高低壓開關設備型號眾多，不同生產商的設計標準各異，造成了傳感器接口和通信協議的不一致性。某廠采用了一套標準化的接口轉換模塊，實現了不同設備和傳感器之間的高效對接[6]。

3 結語

本文深入探討了測溫技術在高低壓成套開關設備智能化控制系統中的集成與應用，明確了該技術在智能監控領域的核心作用。通過對故障預防與響應機制的優化，以及測溫數據分析與決策支持系統的構建，促進提升了高低壓成套開關設備的運行可靠性和效率。

針對實踐中遇到的挑戰提出了相應的解決策略，并通過技術革新確保了測溫系統的穩定性和準確性。總體來看，本文提出的方案不僅增強了設備智能化控制的實效性，也為測溫技術未來的發展趨勢提供了較為可靠的理論與實踐基礎。