實時在線無線溫度監(jiān)測預(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)備之間的連接點是電力輸送的最薄弱環(huán)節(jié)，主要是連接點發(fā)熱，如斷路器、隔離開關(guān)觸點與母線連接處及電纜終端頭等部位。隨著開關(guān)切斷電路次數(shù)的增加，負(fù)荷的增大及長時間運行的振動與灰塵污染等，動、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，接觸點持續(xù)升溫將會導(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)計發(fā)生在變配電站的電力事故，40%是由高壓電氣設(shè)備過熱所致。

1 現(xiàn)狀分析與選型

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

通過對傳統(tǒng)高壓配電系統(tǒng)連接點測溫與新技術(shù)實時在線無線測溫系統(tǒng)進(jìn)行研究對比，實時在線無線溫度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)不但可以節(jié)省大量的人力，物力，與示溫蠟片、紅外測溫相比，系統(tǒng)還具有測溫精度高，響應(yīng)速度快，體積小，易安裝，組網(wǎng)靈活、實時在線，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點，是傳統(tǒng)測溫方式的一次革命。相比之下光纖測溫技術(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)用實時在線無線溫度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)組成與特點

2.1 系統(tǒng)組成

2.1.1 紅外線無線溫度傳感器

在各測溫點放置一個無線溫度測量和發(fā)送裝置，即無線溫度傳感器，屬熱釋電型紅外線傳感器[2]，利用紅外技術(shù)，檢測物體輻射紅外能量。紅外線無線溫度傳感器由控制單元，無線數(shù)據(jù)傳輸和溫度測量三部分組成。測量溫度后，將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。每個無線溫度傳感器具有唯一的ID編號，現(xiàn)場安裝使用時每個傳感器的安裝地點與ID編號一一對應(yīng)一起存入溫度監(jiān)測工作站計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中。如1#軟水變壓器斷路器上口A相，ID號400155。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)，計算機(jī)實時收集并記錄所有監(jiān)測點的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報警。

2.1.2 測溫通信終端

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

2.1.3 溫度監(jiān)測工作站

配電室內(nèi)設(shè)立一個溫度監(jiān)測工作站，主要是一臺PC計算機(jī)，該計算機(jī)經(jīng)RS485通信接口轉(zhuǎn)換器與各測溫通訊終端連接。溫度監(jiān)測計算機(jī)從測溫通訊終端采集各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中作長期保存，實時顯示監(jiān)測點的溫度變化曲線，并進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱、或急劇升溫到設(shè)置報警溫度立即報警。

無線測溫工作站支撐軟件有3個：1）參數(shù)配置程序（PTMS_Config）：主要用來對測溫終端的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；2）工作站運行程序（PTMS_Station）：主要用于定時讀取測溫終端中接收到的無線測溫數(shù)據(jù)，并作長期保存；3）測溫管理中心軟件（PTMSCenter）可以運行在任意一臺計算機(jī)上，其最基本的要求是這臺計算機(jī)必須能夠通過以太網(wǎng)絡(luò)與測溫工作站建立連接。

2.2 系統(tǒng)特點

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

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

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

4）系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過監(jiān)控中心人機(jī)界面將地理分布圖，接點溫度運行參數(shù)，預(yù)告警信息、歷史參數(shù)等通過圖形、表格、曲線、棒圖等形式直觀顯示，及時發(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)場中置式或固定式高壓開關(guān)柜各連接點要求，以中置式開關(guān)柜為例,每面開關(guān)柜內(nèi)需安裝9個點，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。根據(jù)安裝測溫點的總數(shù)量，相應(yīng)配備測溫通訊終端，原則上100個測溫點配備1個測溫終端。

無線溫度傳感器的安裝簡單，先將少許導(dǎo)熱硅膠和金屬強(qiáng)力膠涂在無線溫度傳感器上，再用無線溫度傳感器專用夾具固定在接點一次設(shè)備的螺母上；對開關(guān)柜接點等一次設(shè)備不做任何改動，保證了設(shè)備的完整性。

4 效果評價

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

2）開關(guān)柜內(nèi)實際溫度的實時在線檢測，為故障定位獲得第一手運行數(shù)據(jù)，便于及時發(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）實時在線無線溫度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用解決了中置式、固定式密封高壓開關(guān)柜內(nèi)部各連接點溫度無法檢測難題，滿足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5 結(jié)論

實時在線無線溫度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用效果很好，對處于高電壓、大電流的環(huán)境中高壓開關(guān)柜及電氣設(shè)備實現(xiàn)了實時在線測溫監(jiān)測，因該技術(shù)是無線數(shù)據(jù)傳輸，無需考慮爬距，避免了污閃與高壓絕緣降低等問題，且人機(jī)界面友好，初步實現(xiàn)了高壓開關(guān)柜的智能化管理，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價值。

[1]肖如泉，何金良.高電壓試驗規(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.