浅析无线测温技术在企业电力系统中的设计及应用

摘 要: 电力系统是水泥企业生产和设备运转的重要组成部分，电力系统安全运行直接影响企业安全生 产和效益。如何利用信息化技术实现重点设备的实时检测，及时发现隐患并采取措施，避免发生设备安全事故，是企业重点关注的方向。温度是维护电力设备是否正常运行的重要监控参数，电力设备的温度过高超出 上限可能会发生故障或出现事故，通过对电力系统设备温度参数的实时监控，可以准确及时掌握电力设备运 行温度变化趋势，分析判断超温报警信息，有针对性地制定预防措施，实现设备预防性维护，延长使用寿命、保证安全运行。随着无线测温技术的推广应用，很好解决了因运行温度不能及时监控造成故障或事故的问题。

 

关键词: 电力设备; 温度; 无线测温; 监控

1无线测温实施必要性

       电力测温历史悠久，之前传统的测温方式有试温腊片法、红外点温仪测试法等。传统的方法不太便于管理等原因，测温的技术也在不断的改进 ，到现在无 线测温系统可以实现实时在线的监测 ，这样就能及时 准确的发现故障然后进行维修 。公司高压柜等重要电力设备均为老型号设备 ，除变电站变压器外绝大多数设备没有温度检测装置和手段，只能靠人工巡检，通过测温仪器实现 ，人工巡检存在不及时、不准确、不全面等问题。根据以往电力事故数据统计，因电力设备局部发热造成的事故时有发生，给企业生产及经营造成损失。

       电力设备如高压开关柜、高压线缆连接头、刀闸开关等重要设备，在长期运行中，容易出现表面氧化腐蚀，紧固螺栓松动，电连接设备老化等问题。还有一些电力设备长期过载运行，导致问题触点温度逐渐上升，进而加速氧化，恶性循环。甚至发生熔融、燃烧、爆炸等各种安全事故，产生的损失无法挽回。电气设备温度在线监测系统是和远智能新推出的电力设备监测管控的一套解决方案，能够实时有效的监测设备温度、管控异常，防止输配开关于未“燃”。

       电气设备温度在线监测系统主要由无源无线测温传感器、电气接点无线测温装置构成，可以在大范围内实现设备温度的无线监测，实现对设备运行状态的远程监控。电气设备温度在线监测系统通过对各类型高压开关柜、高压线缆运行状态的实时监测和预警，从而有效防范恶性电力事故。

       电气设备温度在线监测系统是在线监测接点的温度，当其超过某一设定值或三相温度不平衡时，发出本地和远程报警信号，提示生产维护人员及时发现故障前兆，和远智能电气设备温度在线监测系统对高压电力设备和电力系统的安全稳定运行具有非常重要的意义。

       因为传统的测温方式要么就是需要人为干预，要么就是造价高、周期长、不便管理并且存在局限性，所以配电温度监测系统的性价比高并且实时性强，鉴于它能够满足人们更多的需求所以会成为监测高压环境中监测温度的一种重要手段。

 

 

2无线测温技术特点

2.1无线测温系统构成

       温度传感器、无线测温收发器、测温显示终端 、计算机平台。电气接点无线测温方案由无线温度传感器、接收单元、显示单元及软件平台组成。温度传感器直接安装于发热接点， 通过无线射频技术将测温数据发送至接收单元，最终可将数据上传至集中显示主机。

2.2作用

        温度在线监测主要是针对高低压开关柜内母排搭接点，断路器触头、电缆接头等电气连接点的温度进行监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为隐患，温度在线监测能够提升设备保障，及时、持续反映设备运行状态，避免事故的发生，降低设备事故率。

2.3范围

       无线测温多应用于电缆接头测温、触头测温、母排测温、柜内环温、变压器测温、表面测温、桥架、较长电缆测温、电动机表面、内部绕组测温等部位。

2.4特点

       无线测温系统的设计就是专门针对高压带电运行的设备来进行温度实时监控的，所谓实时监控就是能够实现全天24h不间断的温度监控，不同类型的温度传感器可以安装在任意开关柜、配电箱、电线接头等等高压带电设备上。测量数据准确，传感器具有绝缘、防水、防腐的能力。

2.5功能

        温度传感器采用无线传输的方式实现了远距离就能够监测高压带电体温度监测，后台监控系统可以对整个系统收集到的信息收据进行储存、记录、处理、分析、输出显示、查询、总结的作用，能够有利于负责人做出准确的判断，因为它的操作灵活和低功耗和密封性能良好等的作用，可以适用于任何的室内外，所以测温系统的灵活易用性也受到了众多企业的青睐。电力系统在长时间运行的过程存在着很多的问题，比如电线的绝缘老化、高压泄露、接头松动等等问题，它们都是引起设备发热和温度升高的原因，如果不及时监测出这种异常导致情况恶化就会引发短路甚至火灾，测温系统是通过无线测温传输的方式来接收温度的数据，并且通过总线传输到pc机后台显示的，能够实时在线远程监测。

3无线测温技术应用

3.1 温度传感器选型

       温度传感器分为电池型无线测温传感器和CT 取电型无线测温传感器两种。其中CT感应取电，启动电流大于等于5A。传感器传输空旷距离150m 内。

3.2温度范围选择

       选择温度传感器时的首要考虑因素是温度范围。例如，对于超过1000℃的操作环境，热电偶通常是较好的选择。但是，只有少数应用涉及这种极端温度。对于大多数工业、医疗、汽车、消费者和通用嵌入式系统 ，典型的工作温度范围要窄得多。当使用基于半导体的组件时，范围甚至更有限。例如，用于商业和消费类应用的MCU的额定温度为0 ~ 85℃ 。用于工业应用的MCU可将范围扩展至－40 ~ 100 ℃ ，而汽车 MCU 需要在－40 ~ 125℃ 的温度范围内工作。因此，工程师通常可以选择使用任何标准类型的温度传感器。

3.3外形封装

       温度检测组件需要不同的包装，取决于正在测量的应用结构。例如，基于半导体的传感器不能直接浸入热油中。低成本传感器可以选择环氧涂层的封装。对于更高温度的操作，温度传感器可 以密封在玻璃中 。这可以保护它温度探头免受其他环 境因素的影响 ，包括液体和碎屑。传感器也可以放置在不锈钢外壳中，以提高稳定性。外壳所需的复杂程度越高，传感器的成本就越高。

3.4传感器形式

       传感器还有各种形状和尺寸。为应用选择合适的传感器可以提高性能，响应能力和可靠性。例如，所有温度传感器由于通过它们的功率 而经受自加热。这种自加热会提高传感器周围的环境温度 ，从而引入误差并对精度产生负面 影 响。使用 NTC热敏电阻，可以增加传感器的质量，以减少由于自加热引起的误差。即使是小尺寸的变化也会对减少自热产生很大影响。例如 ，与2×2×2mm 热敏电阻相比3×3×3mm 热敏电阻的体积/ 质量大于3倍。只有热敏电阻才能实现这种灵活性。基于半导体的传感器本质上是固定的。由于RTD和热电偶都是以电线为基础的，这限制了工程师调整质量以减少自热误差的能力。

3.5无线测温应用效果

       无线测温首先是无线发射模块的测温传感器装置于各测温点 ，休普电子研发的传感器对于各种开关柜和电气设备都可以应用，有的不需要连接线直接通过 无线传输的方式将采集的温度数据发送到主机上。主机软件完成数据的转换、存储、曲线和报表生成，方便直观看到温度数据的变化趋势。

       其实主机采集到的数据可以传送到后台上，并且通过云端大数据就能够实现异地监测。使用起来非常的方便，达到随时随地监控的目的。

       水泥企业电力系统使用无线测温系统可以大大减少人员巡检，从而也避免无效巡检和漏检等。如有超温预警就会有蜂鸣声报警声，而且可以通过温度变化 趋势图分析现场的实际情况，制定相应的预防和解决问题的措施，能够大大减少电气事故的发生率。

 

 

4安科瑞温度在线监测系统解决方案

4.1概述

       电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触 电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

       Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

 

4.2应用场所

       适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

 

4.3系统结构

 

温度在线监测系统结构图

 

 

 

 

5系统功能

       测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

5.1温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

 

5.2温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

 

 

5.3运行报表：查询及打印各测温点指定时间的温度数据。

 

5.4实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

 

5.5历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

 

 

 

6系统硬件配置

      温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

 

 

 

 

 

7结语

       无线测温技术在水泥企业的应用有效解决了老设备人工巡检不及时的问题，尤其是设备运行过程中人工无法检查的重点部位，通过安装无线测温装置，实现了重点部位温度实时监控，能够及时发现问题及隐患，避免电力事故的发生，具有良好的推广应用价值。

 

参考文献

[1]李炳福．无线测温技术在企业电力系统的应用

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.