實(shí)時(shí)在線無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

任燕霞

山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104

0 引言

高壓供配電網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的連接點(diǎn)是電力輸送的最薄弱環(huán)節(jié)，主要是連接點(diǎn)發(fā)熱，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)與母線連接處及電纜終端頭等部位。隨著開(kāi)關(guān)切斷電路次數(shù)的增加，負(fù)荷的增大及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的振動(dòng)與灰塵污染等，動(dòng)、靜觸頭間的接觸壓力和接觸面積不斷下降，接觸電阻增大，導(dǎo)致連接點(diǎn)發(fā)熱并形成惡性循環(huán)，溫升、氧化，電阻持續(xù)增大，接觸點(diǎn)持續(xù)升溫將會(huì)導(dǎo)致絕緣老化，甚至絕緣損壞擊穿。在研究固體電解質(zhì)的擊穿理論中，就有電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿的理論[1]。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)發(fā)生在變配電站的電力事故，40%是由高壓電氣設(shè)備過(guò)熱所致。

1 現(xiàn)狀分析與選型

國(guó)內(nèi)對(duì)高壓電氣設(shè)備連接點(diǎn)的溫升測(cè)量普遍使用的方法為示溫蠟片或定期用紅外線測(cè)溫儀（或紅外熱像儀）逐點(diǎn)測(cè)溫。示溫蠟片現(xiàn)已逐漸淘汰，而用紅外測(cè)溫儀（或紅外熱像儀）逐點(diǎn)測(cè)溫的方法有很多弊端，需人員定期巡測(cè)，易導(dǎo)致與高壓帶電體近距離接觸威脅人身安全，測(cè)量誤差較大，設(shè)備漏檢發(fā)生故障的機(jī)率大。而中置式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的斷路器、刀閘和動(dòng)靜觸頭等設(shè)備的位置更加隱蔽，紅外線測(cè)溫儀已無(wú)法進(jìn)行人工巡查測(cè)溫。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓設(shè)備連接點(diǎn)溫度變化是非常必要的。

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)高壓配電系統(tǒng)連接點(diǎn)測(cè)溫與新技術(shù)實(shí)時(shí)在線無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行研究對(duì)比，實(shí)時(shí)在線無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)不但可以節(jié)省大量的人力，物力，與示溫蠟片、紅外測(cè)溫相比，系統(tǒng)還具有測(cè)溫精度高，響應(yīng)速度快，體積小，易安裝，組網(wǎng)靈活、實(shí)時(shí)在線，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)測(cè)溫方式的一次革命。相比之下光纖測(cè)溫技術(shù)則光纖易折、易斷、不耐高溫，積累灰塵后易使絕緣性降低導(dǎo)致爬電事故，并且柜內(nèi)布線難度大，工程施工不靈活等。因此，確定應(yīng)用實(shí)時(shí)在線無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成與特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)組成

2.1.1 紅外線無(wú)線溫度傳感器

在各測(cè)溫點(diǎn)放置一個(gè)無(wú)線溫度測(cè)量和發(fā)送裝置，即無(wú)線溫度傳感器，屬熱釋電型紅外線傳感器[2]，利用紅外技術(shù)，檢測(cè)物體輻射紅外能量。紅外線無(wú)線溫度傳感器由控制單元，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和溫度測(cè)量三部分組成。測(cè)量溫度后，將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳遞給測(cè)溫通訊終端。每個(gè)無(wú)線溫度傳感器具有唯一的ID編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)安裝使用時(shí)每個(gè)傳感器的安裝地點(diǎn)與ID編號(hào)一一對(duì)應(yīng)一起存入溫度監(jiān)測(cè)工作站計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。如1#軟水變壓器斷路器上口A相，ID號(hào)400155。傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)發(fā)射一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集并記錄所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警。

2.1.2 測(cè)溫通信終端

主要包括無(wú)線接收模塊、控制模塊和電源模塊這三大部分。負(fù)責(zé)接收各無(wú)線溫度傳感器測(cè)量和發(fā)送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)總線連接，響應(yīng)管理軟件命令把測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)上傳到管理計(jì)算機(jī)。一個(gè)測(cè)溫通訊終端能夠接收到多個(gè)傳感器發(fā)出的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，為了保證終端的響應(yīng)速度，規(guī)定一個(gè)終端最多接收管理100個(gè)探頭。每個(gè)終端所管理的探頭的ID號(hào)，在工程實(shí)施時(shí)，通過(guò)專(zhuān)用配置軟件下載到終端中。

2.1.3 溫度監(jiān)測(cè)工作站

配電室內(nèi)設(shè)立一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)工作站，主要是一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)經(jīng)RS485通信接口轉(zhuǎn)換器與各測(cè)溫通訊終端連接。溫度監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)從測(cè)溫通訊終端采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中作長(zhǎng)期保存，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線，并進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)熱、或急劇升溫到設(shè)置報(bào)警溫度立即報(bào)警。

無(wú)線測(cè)溫工作站支撐軟件有3個(gè)：1）參數(shù)配置程序（PTMS_Config）：主要用來(lái)對(duì)測(cè)溫終端的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；2）工作站運(yùn)行程序（PTMS_Station）：主要用于定時(shí)讀取測(cè)溫終端中接收到的無(wú)線測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，并作長(zhǎng)期保存；3）測(cè)溫管理中心軟件（PTMSCenter）可以運(yùn)行在任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，其最基本的要求是這臺(tái)計(jì)算機(jī)必須能夠通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)與測(cè)溫工作站建立連接。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

1）系統(tǒng)前端采用無(wú)線溫度傳感器，可快捷方便地安裝在高壓帶電體被測(cè)接點(diǎn)上，準(zhǔn)確地跟蹤發(fā)熱接點(diǎn)的溫度變化；

2）利用射頻技術(shù)傳遞溫度信息，實(shí)現(xiàn)了采集器和被采集點(diǎn)等電位，安全可靠；

3）機(jī)柜終端可準(zhǔn)確地報(bào)告運(yùn)行中所有被測(cè)高壓設(shè)備易發(fā)熱部件溫升，為設(shè)備安全運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；

4）系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)控中心人機(jī)界面將地理分布圖，接點(diǎn)溫度運(yùn)行參數(shù)，預(yù)告警信息、歷史參數(shù)等通過(guò)圖形、表格、曲線、棒圖等形式直觀顯示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，消除隱患，最大限度的減少事故。

3 應(yīng)用方案

系統(tǒng)配置結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)中置式或固定式高壓開(kāi)關(guān)柜各連接點(diǎn)要求，以中置式開(kāi)關(guān)柜為例,每面開(kāi)關(guān)柜內(nèi)需安裝9個(gè)點(diǎn)，即斷路器上觸頭三相、斷路器下觸頭三相與電纜進(jìn)線（或出線）電纜終端頭連接處三點(diǎn)。根據(jù)安裝測(cè)溫點(diǎn)的總數(shù)量，相應(yīng)配備測(cè)溫通訊終端，原則上100個(gè)測(cè)溫點(diǎn)配備1個(gè)測(cè)溫終端。

無(wú)線溫度傳感器的安裝簡(jiǎn)單，先將少許導(dǎo)熱硅膠和金屬?gòu)?qiáng)力膠涂在無(wú)線溫度傳感器上，再用無(wú)線溫度傳感器專(zhuān)用夾具固定在接點(diǎn)一次設(shè)備的螺母上；對(duì)開(kāi)關(guān)柜接點(diǎn)等一次設(shè)備不做任何改動(dòng)，保證了設(shè)備的完整性。

4 效果評(píng)價(jià)

1）系統(tǒng)正常投運(yùn)后，高壓供配電室巡檢人員不再使用紅外線測(cè)溫儀人工測(cè)溫，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了人身安全性，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益;

2）開(kāi)關(guān)柜內(nèi)實(shí)際溫度的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，為故障定位獲得第一手運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，減少或杜絕了發(fā)熱引起的電力事故的發(fā)生;

3）為高壓開(kāi)關(guān)柜的檢修緊固提供可靠數(shù)據(jù)，保障了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性;

4）實(shí)時(shí)在線無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用解決了中置式、固定式密封高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部各連接點(diǎn)溫度無(wú)法檢測(cè)難題，滿(mǎn)足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5 結(jié)論

實(shí)時(shí)在線無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用效果很好，對(duì)處于高電壓、大電流的環(huán)境中高壓開(kāi)關(guān)柜及電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線測(cè)溫監(jiān)測(cè)，因該技術(shù)是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)需考慮爬距，避免了污閃與高壓絕緣降低等問(wèn)題，且人機(jī)界面友好，初步實(shí)現(xiàn)了高壓開(kāi)關(guān)柜的智能化管理，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

[1]肖如泉，何金良.高電壓試驗(yàn)規(guī)程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2]何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.