無線測溫在線監測系統工作原理與產品選型

任運業

江蘇安科瑞微電網研究院有限公司  江蘇江陰  214432

   摘要：本文首先介紹了無線測溫在線監測系統的基本工作原理以及軟硬件組成，重點介紹了在線監測的無線測溫技術特點。在此研究基礎上，探討了無線測溫在線監測系統在實際工作場景中的應用案例，證明了其在溫度檢測方面的重要應用價值。

   關鍵詞：無線測溫在線監測系統研究

0引言

   伴隨經濟的快速發展，電力領域也有了很大的進步，人們對電力系統的安全性、可靠性有了較高的要求，因此，電力系統高壓傳輸設備的安全運行工作就顯得非常重要。特別是伴隨無人變電站的建設投入使用，人工管理巡視的方法已經逐漸被弱化。在此情況下，人們研究了無線溫度監測系統，此系統能實現對電力高壓設備的實時在線檢測，為電力系統的安全穩定運行提供了較為良好的保障[1]。

1無線測溫系統研究背景及優缺點

   發電廠與變電站高壓開關柜、室外刀閘開關等一些重要的設備，經過長期的運行，往往開關觸點以及母線連接出會由于老化、接觸過大的電阻而發熱，而這些發熱位置的溫度不能得到提前預警監測，就容易導致安全事故的發生。我們知道，高壓設備接頭部位的溫度難以監測，這主要是由于此部位都會有高壓裸露，采用一般的溫度測量方法由于不能解決高壓絕緣問題，所以都不可使用。無線測溫監測裝置，通過無線電波來傳輸信號，傳感器主要是安裝到高壓設備上，同接收設備間無電氣聯系，所以，無線測溫系統能夠從根本上解決高壓設備發熱部位溫度監測難的問題。

   無線溫度監控具有高度的可靠性和安全性，由于價格相對低廉，該系統可以安裝在任何高壓開關和總線連接上。系統配備標準通訊接口，可實行在線操作。高壓開關柜的運行溫度信息數據可以通過上位計算機記錄，形成高壓設備維護的依據，實現系統故障的預測性維護。在電力系統尤其是高壓輸電監測系統中，絕緣和電磁干擾是引起人們廣泛關注且非常重要的問題，尤其是高壓輸電設備的高壓電源溫度監控顯得尤為重要，而無線溫度傳感就成為了其最佳解決方案。

   對電力系統尤其是高壓輸電帶電設備關鍵節點的溫度監測，除了當前電力系統仍在使用的在被測觸點上貼上專用蠟片，并通過定期檢查蠟片的變色程度或熔融程度，推導出觸點溫度這一相對原始的方法外，約有四種監測技術被應用于電力系統定量測溫，其中包括光纖測溫法、熱敏電阻測溫法、無線測溫法、紅外測溫法。其中，熱敏電阻必須連接在電纜上，因此不能用于暴露在外的帶電設備上；光纖測溫產品種類繁多，但由于其價格昂貴、安裝難度大、機柜內外使用限制，不能被用戶廣泛使用；紅外測溫方法目前只能用于人工操作。雖然目前應用廣泛，但由于自身的局限性，隨著技術的發展，它將逐漸被高科技產品所取代；無線測溫方法經研究發現，其具有在線、實時、不影響設備固有絕緣的優點。其先進的技術和廣泛的應用范圍正在逐步取代原有的產品，成為當前電力系統測溫系統的主流產品。

2無線測溫在線監測系統工作原理

   無線測溫系統經研究發現，是由無線測溫、無線通信終端、通信管理器組成：無線測溫終端主要是應用感應能量泵原理，從一次設備當中吸取電能，為元器件提供電源，直接使用溫度傳感器測量系統設備重要位置的溫度。通常情況下，經信號調理、模數轉換后的溫度信號，利用無線方式與無線通信終端設備進行數據信息通訊，從而達到實時溫度監測的目的。主要用于測量開關、總線觸點、閘刀開關等電力高壓系統帶電位置的溫度。無線測溫終端將收到的無線電通訊終端的指令，通過無線電發送A/D采樣值、溫度值、設備運行狀態等信息通訊模塊到無線電通信終端。無線通信終端是一種用于在無線測溫終端和通信管理設備之間交換信息的系統。它通過通信總線將接收到的通信管理機的指令，通過無線形式發送到無線測溫終端。無線測溫終端接收到無線數據后，通過通信總線轉發給通信管理機，實現數據傳輸的媒體轉換，同時保證數據傳輸的可靠性和完整性[2]。

3應用場景

   無線測溫傳感器適用于高壓輸電、變電、配電的眾多行業，例如電力、鋼鐵、采礦、石油化工等行業的高壓開關柜、變壓器、高壓電纜等高壓設備的觸頭、母排等電接點的溫度監測。

   常用監測位置有：導線、主變三側套管、各類線夾、刀閘、開關、穿墻套管、電纜接頭、電容器表面、接觸器觸點、母線連接點、高壓開關柜觸頭及接點、開關柜內各個連接點、各類高低壓設備存在接觸電阻的連接點、其他位置等。

   無線測溫系統實時性強、性價比高、安全可靠，利用無線傳輸的方式測量高壓環境溫度已成為一種必然趨勢。實時掌握電網設備狀態、線路、線夾溫度情況預警和告警信息，實現遠程在線監測，降低運維成本，有效降低設備異常故障率，防止出現因溫度過高、溫升異常等原因引起設備異常損壞現象發生，可有效提高電網設備運行可靠性[3]。

4安科瑞無線測溫系統

4.1系統結構

          Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

溫度在線監測系統結構圖

4.2系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

2）運行報表：查詢及打印各測溫點某一時間的溫度數據。

3）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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。

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

4.3系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

5結束語

   綜上所述，通過無線監測系統實時在線監測，對溫度數據進行長期分析，就能夠分析出設備的劣化情況，從而對電力設備由過去的定期計劃檢修，變為狀態檢修，提升電力供電的安全性、可靠性，減少由于設備故障停電的時間，進一步縮小停電范圍，降低電力檢修成本，對于提升電力系統的經濟效益以及社會效益具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]李迎濤 李逸銘 尤驥 王喬道 李韓松.關于無線測溫在線監測系統研究

[2]殷博，姬忠全，褚建偉，李保明.無線溫度監測系統在水泥行業大型減速機上的應用[J].水泥，2021(04):71-72.

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．

[4] 安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10

作者簡介：

任運業，男，現任職于江蘇安科瑞微電網研究院有限公司，主要從事電力監控行業能效管理的研發與應用。