無線溫感在電氣設(shè)備測(cè)溫中的應(yīng)用

摘 要：沁水晉煤瓦斯發(fā)電有限公司總裝機(jī)容量120MW，10kV高壓開關(guān)柜110面，電力變壓器13臺(tái)，10kV電抗器6臺(tái)，高壓設(shè)備接頭多，自2008年9月份投運(yùn)以來已發(fā)生多次高壓設(shè)備內(nèi)部接頭發(fā)熱問題，在日常巡檢測(cè)溫過程中難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備發(fā)熱隱患極易釀成安全事故。無線測(cè)溫系統(tǒng)采用無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接形成互聯(lián)互通模式，在互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境中，可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓開關(guān)柜封閉區(qū)域關(guān)鍵部位的溫度。同時(shí)也能通過云數(shù)據(jù)的過濾分析，對(duì)設(shè)備溫度異常進(jìn)行預(yù)警，確保電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：無線溫感;電氣設(shè)備;測(cè)溫

1 系統(tǒng)概述

沁水晉煤瓦斯發(fā)電有限公司總裝機(jī)容量120MW，10kV高壓開關(guān)柜110面，電力變壓器13臺(tái)，10kV電抗器6臺(tái)，高壓設(shè)備接頭多，自2008年9月份投運(yùn)以來已發(fā)生多次高壓設(shè)備內(nèi)部接頭發(fā)熱問題，在日常巡檢測(cè)溫過程中難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備發(fā)熱隱患極易釀成安全事故。

現(xiàn)配電柜接點(diǎn)超溫報(bào)警等電氣安全方面的監(jiān)控設(shè)施目前基本空缺，僅靠人工巡檢來完成電氣隱患的檢測(cè)和判斷，缺少對(duì)電氣安全隱患做出預(yù)判的相關(guān)技術(shù)防范設(shè)施，也不能實(shí)現(xiàn)防患于未然、預(yù)防電氣事故發(fā)生。無線測(cè)溫系統(tǒng)采用無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接形成互聯(lián)互通模式，在互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境中，可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓開關(guān)柜封閉區(qū)域關(guān)鍵部位的溫度。同時(shí)也能通過云數(shù)據(jù)的過濾分析，對(duì)設(shè)備溫度異常進(jìn)行預(yù)警，確保電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 綜合對(duì)比

現(xiàn)電氣設(shè)備測(cè)溫管理及安全狀態(tài)評(píng)估方法，主要用熱紅外成像儀進(jìn)行人工定期測(cè)溫，人工定期測(cè)溫方式既存在安全隱患，也存在效率低下等問題，此測(cè)溫方式存在以下弊端：

①不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，溫升過高時(shí)亦不能及時(shí)告警;②巡檢過程中易受巡檢人員責(zé)任心、巡檢時(shí)間間隔等因素的影響;③無法檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部關(guān)鍵點(diǎn)溫度數(shù)據(jù);④巡檢數(shù)據(jù)抄錄非常不方便，無法形成完整數(shù)據(jù)記錄，不利于設(shè)備數(shù)字化管理;⑤各配電室較為分散，人工巡視需要投入大量人力資源。

使用無線溫感測(cè)溫安全監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

①監(jiān)控系統(tǒng)使用無線傳感設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信及計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化信息技術(shù)，可將設(shè)備狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境狀況等過程數(shù)字化;②實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)電氣設(shè)備狀態(tài)與電力運(yùn)行工況的安全綜合監(jiān)控的全面技術(shù)升級(jí)，整個(gè)電氣安全監(jiān)控立足于對(duì)高低壓配電室內(nèi)電氣設(shè)備接點(diǎn)溫度的監(jiān)測(cè);③可實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)故障隱患的全方位精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因漏電、過載、接觸不良等電氣異常隱患導(dǎo)致的溫升異常方面的隱患，全面掌握電氣安全狀態(tài)及運(yùn)行趨勢(shì)，有效避免電氣火災(zāi)事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的智慧化監(jiān)控管理;④環(huán)境適應(yīng)性好，溫度傳感器通過匹配軟件的校正后就已經(jīng)補(bǔ)償了傳感器制作過程中的偏差。傳感器可在任何工作溫度范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)試，不會(huì)受季節(jié)因素影響。通常情況下，傳感器只在安裝后調(diào)試一次，并保持多年不需再校正;⑤安裝方便靈活，無源無線溫度傳感器體積小且與采集器之間數(shù)據(jù)無線傳輸，安裝方便靈活，不受開關(guān)柜、變壓器室等結(jié)構(gòu)和空間的影響;⑥低成本，維護(hù)方便，無線測(cè)溫傳感器的價(jià)格較其他傳統(tǒng)測(cè)溫方式較低，同時(shí)，無源無線的工作方式令本系統(tǒng)的安裝、維護(hù)成本大大降低;⑦安全可靠，無線的溫度采樣方式無需在被測(cè)點(diǎn)或相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)上連線，傳感器與接收設(shè)備之間無電氣聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)了高壓隔離，保障設(shè)備安全運(yùn)行;⑧無需電池，無線測(cè)溫傳感器模塊取電方式為電流互感器取電，無需電池驅(qū)動(dòng)，減少了電池更換帶來的維護(hù)成本，同時(shí)不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。

3 無線溫感測(cè)溫系統(tǒng)介紹

3.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由無線測(cè)溫傳感器、無線集中接收模塊、通訊組件及系統(tǒng)后臺(tái)組成，各層級(jí)方便擴(kuò)容并自由組合。

系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示：

電氣測(cè)溫安全監(jiān)控系統(tǒng)由采集設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、應(yīng)用層組成。

①采集設(shè)備層：無線測(cè)溫傳感器主要通過綁扎或支架方式安裝在各電氣設(shè)備接點(diǎn)位置，數(shù)據(jù)通過無線傳輸至各無線集中接收裝置;②網(wǎng)絡(luò)通訊層：無線集中接收裝置自帶RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口，通過工業(yè)交換機(jī)及光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳至后臺(tái)系統(tǒng)（應(yīng)用層）;③應(yīng)用層：監(jiān)控后臺(tái)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控電氣設(shè)備健康狀態(tài)，查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度、溫度曲線等數(shù)據(jù)，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算分析，捕捉設(shè)備運(yùn)行中的異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備事故的早期征兆，以便采取有效措施排除安全隱患，確保設(shè)備安全運(yùn)行，預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生。

3.2 具體組網(wǎng)方案

后臺(tái)服務(wù)器及主光交換機(jī)放置于網(wǎng)控樓主控室，測(cè)溫集中接收裝置和工業(yè)交換機(jī)（自帶串口及光口）放置于各配電室，方便網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布圖如圖2所示：

無線測(cè)溫傳感器采集的數(shù)據(jù)通過433MHz無線鏈路傳送至無線集中接收裝置，無線集中接收裝置將采集的溫度值通過其RS-485通訊端口傳送至具有RS485數(shù)據(jù)傳輸功能的工業(yè)交換機(jī)，各配電室配置的工業(yè)交換機(jī)與10kV網(wǎng)控樓配置的光口交換機(jī)將各電氣設(shè)備接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)最終傳送至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控界面、報(bào)警設(shè)置、報(bào)警記錄、歷史記錄分析等功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示能夠直觀地顯示設(shè)備接點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度綜合判斷被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況。

4 安裝后效果

無線測(cè)溫主要安裝在容易發(fā)熱的設(shè)備連接處及表面，傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)發(fā)射一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，溫度值達(dá)到報(bào)警設(shè)定值后立即報(bào)警，可不受發(fā)送周期限制。

安裝后的測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)可查看各設(shè)備的今日、昨日、多日的實(shí)時(shí)溫度曲線圖，也可查看各設(shè)備的溫度日平均值（1-12個(gè)月可選）、日最高值（1-12個(gè)月可選），同類型的設(shè)備溫度曲線可進(jìn)行有選擇的比較分析。

5 結(jié)論

電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的無源無線傳感技術(shù)24h在線監(jiān)測(cè)電氣接點(diǎn)的溫度變化，捕捉設(shè)備運(yùn)行中的異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備事故早期征兆并預(yù)警，提醒維護(hù)人員采取有效措施，預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生且替代人工巡檢大大提高了設(shè)備運(yùn)維巡檢效率。通過對(duì)關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及趨勢(shì)，可以促進(jìn)維修方式從傳統(tǒng)的“事故維修”和“定期維修”向“預(yù)測(cè)維修”轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊紅光.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：

王交利（1982- ），女，山西長(zhǎng)治人，助理工程師，研究方向：瓦斯發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度管理及電氣工程。