淺談電力系統中的熱故障無線監測技術

摘 要:生產環境等特殊因素常使鋼鐵企業的電力系統出現因溫度過高而導致的熱故障，輕則縮短企業設備的使用壽命，重則引發生產安全事故，造成企業重大的財產損失、甚至危及工作人員的安全，必須引起相關管理人員充分的重視。本文重點介紹了無線監測技術在鋼鐵企業電力系統中的工作原理與應用要點，以期通過先進的監控技術，實現電力系統的在線溫度測控，避免熱故障給企業帶來的不利影響。

關鍵詞:熱故障 無線監測 電力系統

中圖分類號:TM76文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0077-01

1 我國電力系統中的熱故障無線監測技術概述

1.1 電力系統中的熱故障及其處理對策

生產環境等特殊因素常使鋼鐵企業的電力系統在金屬粉塵、腐蝕氣體中連續運行，且負荷波動大、道閘操作頻繁，極易出現高壓電纜接頭、母線接點以及開關觸點等部位溫度過高而導致的熱故障。由于電力系統在運行中屬于開關狹小的高壓封閉結構，設備發熱點的檢測與控制都存在著很大的困難。而一旦電力系統發生熱故障，輕則造成絕緣元件受損、設備功能退化等問題，縮短企業設備的使用壽命，重則引發生產安全事故，造成企業重大的財產損失、甚至危及工作人員的安全。因此，必須引起相關管理人員充分的重視，以先進的監控技術，實現電力系統的在線溫度測控，降低電力系統熱故障可能給企業帶來的潛在風險。

目前我國電力設備熱故障的監測主要通過點式測溫儀或熱像儀等設備、紅外檢測、光纖有線檢測及無線監測四種方式進行。利用熱像儀等設備需要巡檢人員在規定時間內、對規定可變溫度點進行瞬時儀器測量，此方式不但不能同時實現電力系統各點的實時檢測和及時預警，也可能因為人為因素造成誤差或漏檢(如巡檢過程中因巡檢人員對時間間隔、測量角度、測量部位的把握出現偏差所導致的溫度測量誤差等)，對巡檢人員的專業水平及職業責任感都有較高的要求。紅外線溫度檢測通過接受一次設備上的紅外信號推斷系統在線溫度，設備成本高，且常受到陽光或外界熱源等其他熱源的干擾而出現誤差。光纖檢測是通過光纖對溫度信號進行有線監測，該方法需要將感溫元件與光纖一起貼合安裝在受測物體表面，因此對使用環境的要求較高，鋼鐵生產等粉塵、廢氣環境易使其絕緣度降低，繼而降低其準確監測溫度的能力。基于上述測量方法都存在著實際應用上的問題，近年來，一種全數字式的無線測溫技術正逐漸應用并普及于鋼鐵企業的電力系統中。

1.2 電力系統熱故障無線監測技術

無線熱故障監測是基于無線收發技術的，多點傳感、全數字式的實時在線監控手段。由于不具有外接電路，該技術具有抗高壓、抗電磁干擾、測量精度高、運行穩定等很多優點，加之其設備與技術都相對簡單，整個監測系統的造價成本合理，目前越來越受到冶金等重工業高壓電系統的青睞。

2 熱故障無線監測技術的工作原理與運用

2.1 熱故障無線監測技術的工作原理

無線熱故障檢測設備主要包括無線射頻模塊和全數字式穩定傳感模塊兩部分，通過與電力自動化的系統相連，對電力系統中的高壓線、高壓開關、母線等實現在線檢測，并將測得的結果實時傳至監控室。設備以預先設定標準溫度范圍的方式對溫度變化點給予控制，經過計算機進行處理后的數據一旦超過預定溫度值，設備即會發出警報提醒技術人員引起注意。而所有數據也都會被計算機妥善分類管理，為熱故障診斷與處理、訂立檢修計劃等工作提供有效的依據。

無線監測系統通常分為采集層、收集層與監測層三部分，并以無線通信方式連接收集層與采集層，以網絡通信方式連接收集層與檢測層，系統一般包括無線測溫傳感器、信號轉換器、通信終端、測溫工作站與熱源監控預警軟件等。系統運行前，應合理設置預警溫度值、發送時間等基礎數據，并對各測量點的無線傳感器進行統一編號，系統終端則負責接收傳感器傳回的數據，并通過總線連接管理計算機工作站進行分析，響應熱源預警監控軟件的命令，完成故障預警、信息分類、數據上傳等工作。溫度監測工作站(PC計算機)，依靠熱源監控預警軟件從測溫通信終端采集、保存各監測點的運行溫度數據，實時顯示測溫點的溫度變化曲線，并進行動態分析，一旦發現溫度過熱或急劇升溫到設定報警溫度時立即發出報警。熱源監控預警軟件分為三部分:一是參數配置程序，對測溫終端的工作參數進行設定;二是工作站運行程序，用于定時讀取測溫終端接收到的熱源測溫數據，建立長期數據庫;三是測溫管理中心程序，可以運行任一臺計算機，要求本機必須能借助以太網與測溫工作站建立連接。具有數據瀏覽、異常分析和趨勢預測等多種功能。

2.2 熱故障無線監測技術的應用

在實際應用中，應針對電力系統中的高壓開關柜的各相進線、母線進出線接頭、電力系統中斷路器的上下隔離刀閘口、變壓器的出線的接頭，以及高壓電纜的接頭等危險性較高的問題，進行熱源點實時監測與預警，以保證熱故障易發生區域的及時預警和修復。為保證檢測系統的正常運行，應設立嚴格的技術指標，如系統測量精度應在±0.5℃;測溫范圍應以-40℃～125℃為宜;測溫時間間隔則應在10s～30min之間，并根據電力系統的實際情況或者企業的需要設定。探頭使用壽命應＞6年，最大發射功率≤10mW;最遠傳輸距離≥100m(在無阻擋條件下);數據速率為9600bps;工作電壓應為DC220V或AC220V/50Hz;工作溫度在-25℃～+65℃范圍內。通過一段時間的運行，證明該無線檢測系統具有擴展方便、安裝靈活、抗磁干擾能力強、運行使用安全可靠、數據準確性高等特點。為企業生產中高壓系統熱故障的判斷處理提供了可靠依據，不僅可檢測出各種類型的設備外部接觸性過熱故障、內部回路缺陷和絕緣故障等，而且對于推動電氣設備由事后檢修向預知性檢修發展具有重要意義。

3 結語

熱故障無線檢測技術因其具有的運行穩定、操作簡便、成本低廉等優點被廣泛應用于鋼鐵等重型工業生產企業的電力系統中，為工業生產連續、可靠、高效地進行提供了準確的依據，極大地提高了熱故障處理的效率與針對性，最大限度地避免了電力系統熱故障給企業生產帶來的不利影響。

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