摘要：為了避免輸送電力資源的設(shè)備，如傳輸線纜、變壓器、高壓開關(guān)等由于連接部分過熱而發(fā)生損壞事故，安科瑞研制了一種無線測溫系統(tǒng)，用于檢測高壓設(shè)備器件的運(yùn)行情況，及時(shí)消除安全隱患。 

關(guān)鍵詞：無線測溫系統(tǒng)；高壓電氣設(shè)備；溫度傳感器；無線溫度檢測器

1 前言

近年來隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用的電力負(fù)荷也隨之加重，經(jīng)常會(huì)發(fā)生因負(fù)載過多而導(dǎo)致電路設(shè)備燒毀的情況，對企業(yè)造成不小的財(cái)產(chǎn)損失。為有效檢測設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度變化狀況，研制了一種無線測溫系統(tǒng)，利用溫度傳感器與無線傳輸系統(tǒng)相結(jié)合的方法，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備溫度變化的目的。

2 無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

無線測溫系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的硬件結(jié)構(gòu)，即溫度傳感器，另一部分是傳輸并顯示檢測結(jié)果的結(jié)構(gòu)，本研究將其集成在溫度檢測器中。溫度傳感器一般位于高壓開關(guān)柜、電纜接頭、保險(xiǎn)絲等接口處，為保證測量精度，傳感器與被測點(diǎn)一般處于同一點(diǎn)位，然后通過無線傳輸技術(shù)將所得數(shù)據(jù)傳輸并顯示到控制分析器件中。為保證該測溫系統(tǒng)的用電安全，高壓工作部分與低壓工作部分應(yīng)實(shí)現(xiàn)電氣隔離， 以免發(fā)生漏電等事故。溫度接收裝置一般安裝在工作器件的外表面，并設(shè)置有多個(gè)通道，以實(shí)現(xiàn)對多個(gè)位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理，之后將接收器收到的數(shù)據(jù)通過串口或者并口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，由事先編輯好的程序進(jìn)行分析和處理。

2.1溫度傳感器

溫度傳感器的主要功能是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，常用的有Pt100熱電偶傳感器，測量精度為0.1℃。無線溫度傳感器除溫度檢測元件外，還包括供電電源、測量電路、邏輯控制電路以及一定頻率下的無線通信電路，溫度傳感器要與被測物體表面緊密接觸。為了適應(yīng)高溫工作環(huán)境，無線溫度傳感器 通常要用高溫高壓的熱縮管進(jìn)行封裝，還要具備一定的防水防塵能力，以滿足長時(shí)間工作需求。由于無線溫度檢測系統(tǒng)的工作空間一般都比較小，因此在封裝時(shí)應(yīng)盡量減小其體積，以適應(yīng)工作環(huán)境。

在使用溫度傳感器時(shí)，可利用耐高溫的尼龍絲或粘貼的方法將已經(jīng)封裝好的溫度檢測器固定于物體表面，但要注意保持接觸的緊密度，以減少測量誤差。溫度傳感器應(yīng)有比較寬的線性工作范圍，一般選擇-55~130℃的傳感器，對于不同的工作環(huán)境，應(yīng)根據(jù)精度和誤差要求進(jìn)行選擇。

2.2無線溫度檢測器

無線溫度檢測器有多個(gè)接收通道，可同時(shí)對來自多個(gè)位置的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示。檢測器中設(shè)置有閾值判定模塊和故障處理模塊，工作人員事先設(shè)定一個(gè)安全范圍，檢測器在接收到數(shù)據(jù)之后與設(shè)定閾值進(jìn)行對比，一旦發(fā)現(xiàn)溫度高于閾值就轉(zhuǎn)入故障處理模塊，檢測器顯示屏上會(huì)輸出警告字樣，同時(shí)輸出一系列高低電平以驅(qū)動(dòng)報(bào)警指示燈和音響工作。

2.3實(shí)時(shí)溫度檢測軟件系統(tǒng)

為降低工作人員的工作量，技術(shù)人員設(shè)計(jì)開發(fā)了與上述無線溫度檢測系統(tǒng)相匹配的實(shí)時(shí)溫度檢測軟件，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理。該軟件安裝于與無線溫度檢測系統(tǒng)相連接的計(jì)算機(jī)上，具備溫度顯示功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、歷史數(shù)據(jù)分析對比功能、故障警示功能和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析功能，可以幫助技 術(shù)人員處理海量數(shù)據(jù)，提煉有用信息，對各個(gè)設(shè)備溫度的變化情況進(jìn)行對比和分析，及時(shí)匯報(bào)異常狀態(tài)，保證各個(gè)設(shè)備的安 全運(yùn)行。同時(shí)，該軟件還具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算功能和可視化能力，可以將一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)以曲線圖的方式展示，并標(biāo)注其中的異常點(diǎn)，提醒維修人員檢查。

3無線測溫實(shí)用案例

無線測溫系統(tǒng)繼研發(fā)以來，受到了廣大生產(chǎn)企業(yè)的青睞，應(yīng)用十分廣泛，英美等發(fā)達(dá)國家對這方面的研究起步較早，我國雖然研發(fā)較晚，但也取得了一系列成果，尤其是近幾年發(fā)展十分迅速。

高壓開關(guān)柜即電路中的斷電保護(hù)器，主要應(yīng)用于高壓傳輸設(shè)備中的發(fā)電設(shè)備、傳輸線纜、配電器、變壓器以及大功率負(fù)載中。其中的觸頭和接點(diǎn)通常是固定封裝，位置比較隱秘，使用時(shí)間較長會(huì)發(fā)生氧化損壞、接口松動(dòng)等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致開關(guān)柜的電阻大，在使用過程中產(chǎn)生熱量增多，使得金屬膨脹、氧化，電阻進(jìn)一步大，久而久之形成惡性循環(huán)。使用人工方法進(jìn)行溫度檢測無法得到實(shí)時(shí)信息，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)事故隱患，可能會(huì)釀成安全事故。為解決因高壓開關(guān)柜溫度檢測不及時(shí)而帶來的安全隱患，河北宣化鋼鐵集團(tuán)在其旗下子公司一變電站成功引入了無限溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對變電站高壓開關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)和電纜接頭溫度的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度過熱情況并進(jìn)行處理，避免了多起事故的發(fā)生。

某化工集團(tuán)自備發(fā)電廠中分別配備有功率為30MW、60MW 和13.5 MW的發(fā)電機(jī)組，數(shù)量在1~3臺(tái)不等，主要功能是為工廠供水、供電、供暖。近幾年來工廠用電需求逐漸增多，電氣設(shè)備也進(jìn)行了一定的改造，用電負(fù)荷日益變大。5年前該工廠在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組接線部分由于過熱而發(fā)生了一定程度的損壞，安全隱患很高，因此工廠引入了無線測溫系統(tǒng)，并將溫度傳感器處理系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)后臺(tái)連接，工作人員可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況，排除安全隱患。

4 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

4.4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(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5 總結(jié)

無線測溫系統(tǒng)由溫度傳感器、通信系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等組成，并通過數(shù)據(jù)線或者通信芯片與上級(jí)計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)對多個(gè)高壓電氣設(shè)備溫度的在線監(jiān)測預(yù)處理，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保證生產(chǎn)設(shè)備的性能。無線傳輸技術(shù)無需使用外部電線，可以有效減少傳輸過程中的電容耦合和 電感耦合，實(shí)現(xiàn)高壓環(huán)境檢測設(shè)備與次級(jí)處理設(shè)備之間的電氣隔離，具有較高的性能，在高壓電氣設(shè)備檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。