摘要:科技的進步,無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設(shè)備上的應(yīng)用。電力系統(tǒng)在運行的過程中會有大量的熱量產(chǎn)生。而如何調(diào)控整個系統(tǒng)的溫度是電力發(fā)展過程中首先要解決的問題。在變電站中,由于工作的特殊性,會涉及到許多重要的設(shè)備、儀器。而這些設(shè)備的造價較高,且大多使用壽命較長,在使用的過程中很容易出現(xiàn)設(shè)備損壞的情況。同時,由于在發(fā)電過程中會產(chǎn)生一定的熱量,若不能及時被疏散,將會引起局部的溫度過高,甚至引起火災(zāi),對員工和企業(yè)的生命以及財產(chǎn)安全帶來嚴重的威脅。
關(guān)鍵詞:無線測溫系統(tǒng);高壓電氣;優(yōu)勢;溫度傳感器
近年來得益于國家政策利好,風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)展迅速,裝機容量與日俱增。其中風(fēng)電場建設(shè)需要大量高低壓電氣設(shè)備,當(dāng)由于制造質(zhì)量或安裝質(zhì)量原因造成電氣設(shè)備節(jié)點接觸不良,形成較大的接觸電阻時,在重負載下節(jié)點發(fā)熱可能會導(dǎo)致電氣設(shè)備的停電或燒毀,給生產(chǎn)運營造成極大的安全隱患和經(jīng)濟損失。
無線測溫系統(tǒng)就是可以自主、實時的對溫度進行監(jiān)控,若發(fā)現(xiàn)溫度過高,便會給工作人員傳達信息,好讓工作人員可以及時的調(diào)控溫度。無線測溫系統(tǒng)由實時監(jiān)測溫度(溫度傳感器)和負責(zé)傳輸并顯示結(jié)果的兩個結(jié)構(gòu)組成。其與以往常規(guī)的測溫系統(tǒng)相比,沒有具體的傳輸設(shè)備,優(yōu)勢在于利用無線的方式將信息進行傳達。溫度傳感器所處的位置一般在電纜接頭、高壓開關(guān)柜、保險絲等接口處,其能夠直接檢測此部分的溫度,之后將監(jiān)測的溫度結(jié)果借助無線技術(shù)傳輸、顯示在控制分析器件中。此外,高壓和低壓的各自工作部分需要采用電氣隔離,以保證測溫系統(tǒng)的安全性,規(guī)避漏電等危險事件的發(fā)生。而接收信息的部分則需安置在特定的位置,并設(shè)置多個信息傳導(dǎo)通道,以便及時接收并顯現(xiàn)出所接收到的溫度信息。此外,因為接收裝置以及傳導(dǎo)裝置所涉及的種類以及數(shù)量較多,所以還能夠分析處理溫度有關(guān)的信息,然后利用無線網(wǎng)絡(luò)將信息傳導(dǎo)給工作人員,進而完成對溫度的實時監(jiān)控。
2.1光纖光柵測溫
光纖光柵測溫利用光纖材料的光敏特性在光纖纖芯的空間相位光柵進行測溫,通過外界參量對光柵中心波長的調(diào)制來獲取溫度信息,是一種波長調(diào)制型光纖傳感器。光纖光柵測溫具有抗電磁干擾,可靠性高、占用體積小等優(yōu)點;缺點是價格高、安裝要求高(尤其在開關(guān)柜內(nèi)光纖彎曲有限制),采用有線方式會影響開關(guān)柜本身的絕緣結(jié)構(gòu),有一定的不安全因素。
2.2紅外熱成像測溫
紅外熱成像測溫是通過吸收待測物體輻射的紅外能量進行溫度測量,也是電氣設(shè)備日常巡檢測溫的常用技術(shù)。該技術(shù)利用物體的溫度越高,釋放的紅外能量越多原理,采用紅外探測器、光學(xué)成像儀等器件對物體的紅外熱像進行掃描,將紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號后處理放大,轉(zhuǎn)換為標準的圖像信號顯示在監(jiān)測屏幕上。該技術(shù)是非接觸測溫,安全性高、測量速度快、靈敏度高,不受電磁干擾;缺點是易受光照環(huán)境干擾,需要專業(yè)人員操作儀器,儀器價格高且不能監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部溫度等。
當(dāng)絕緣材質(zhì)發(fā)生局部放電時,放電效應(yīng)會對周圍材質(zhì)進行不斷侵蝕,最終導(dǎo)致整個絕緣系統(tǒng)的失效,進而對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行造成威脅。因此必須了解好局部放電的產(chǎn)生原理和類型,利用合適的檢測方法對其檢測,做好預(yù)防工作,避免發(fā)生嚴重事故。局部放電監(jiān)測主要通過暫態(tài)對地電壓監(jiān)測和超聲法監(jiān)測兩種方式綜合判斷。(1)暫態(tài)地電壓監(jiān)測原理:當(dāng)局部放電活動出現(xiàn)在高壓配電盤當(dāng)中時,它會產(chǎn)生無線電頻率范圍內(nèi)的電磁波,它可以通過金屬外殼上的開孔,從配電盤內(nèi)泄漏到外表面。這些開孔可以是外殼或密封墊圈或其它絕緣部件周圍的間隙。當(dāng)電磁波傳播到配電盤外面時,它會在接地的金屬外殼上對地產(chǎn)生暫態(tài)電壓。暫態(tài)地電壓(TEV)在幾個毫伏至幾伏的范圍內(nèi),存在時間很短,只有幾個納秒的上升時間。可以在配電盤正在工作時,將探頭放在配電盤的表面,采用這種非侵入方式來檢測局部放電活動。(2)超聲法監(jiān)測原理:介質(zhì)發(fā)生局部放電時,其瞬間釋放的能量使分子間產(chǎn)生劇烈碰撞,并在宏觀上形成一種壓力產(chǎn)生超聲波脈沖,此時局部放電源如同一個聲源,向外發(fā)出超聲波。由于放電持續(xù)時間很短,所以其發(fā)射的聲源頻譜很寬,可以達到數(shù)百千赫茲,另外由于超聲波波長較短,因此它的方向性較強,從而它的能量較為集中,可以從配電盤縫隙處檢測到有效的超聲信號,進行對局部放電的診斷。利用以上兩個基本原理制成的監(jiān)測傳感器,能有效實現(xiàn)對局部放電的實時監(jiān)測。
4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通訊,系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況,實現(xiàn)快速報警響應(yīng),預(yù)防嚴重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.2系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:
溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值,也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

運行報表:查詢及打印各測溫點指定時間的溫度數(shù)據(jù)。

實時告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短信/APP推送告警消息,及時提醒值班人員。

歷史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析等。

4.3系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成,實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件:內(nèi)存 4G,硬盤 500G,以太網(wǎng)口。 顯示器:21 寸,分辨率 1280*1024。 操作系統(tǒng):Windows 7 64 位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):Microsoft SQL Server 2008 R2。 通訊協(xié)議:IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等國際標準通信規(guī)約 |
智能通信管理機 |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。 |
無線測溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200 (單位mm) |
| Acrel-2000T/B | 硬件:內(nèi)存4G,硬盤128G,以太網(wǎng)口 顯示器:12寸,分辨率800*600 操作系統(tǒng):Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):Microsoft SQL Server 2008 R2 可選Web平臺/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200(單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口; 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開孔88*88mm 嵌入式按照; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開關(guān)柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫; |
| ARTM-24 | 35MM導(dǎo)軌安裝; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫; | |
無線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格;ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。 | |
電池型無線測溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 35*35*17mm, L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護等級IP68;35*35*17mm, L=330mm(長*寬*高,三色表帶) 。 | |
CT取電型無線測溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應(yīng)取電,啟動電流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米; 合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系; 用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系; 用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)埋好 |
通過基無線測溫系統(tǒng)在高壓電氣設(shè)備上的應(yīng)用應(yīng)用,可以提前發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點溫度異常隱患,避免隱患發(fā)展成故障造成設(shè)備和發(fā)電量損失,同時極大地減輕了運維人員的勞動強度,提高了運維效率。