实时在线无线温度监测预警系统的研究与应用

任燕霞

山东莱芜钢铁集团型钢炼铁厂，山东 莱芜 271104

0 引言

高压供配电网络中设备之间的连接点是电力输送的最薄弱环节，主要是连接点发热，如断路器、隔离开关触点与母线连接处及电缆终端头等部位。随着开关切断电路次数的增加，负荷的增大及长时间运行的振动与灰尘污染等，动、静触头间的接触压力和接触面积不断下降，接触电阻增大，导致连接点发热并形成恶性循环，温升、氧化，电阻持续增大，接触点持续升温将会导致绝缘老化，甚至绝缘损坏击穿。在研究固体电解质的击穿理论中，就有电击穿、热击穿和电化学击穿的理论[1]。据资料统计发生在变配电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致。

1 现状分析与选型

国内对高压电气设备连接点的温升测量普遍使用的方法为示温蜡片或定期用红外线测温仪（或红外热像仪）逐点测温。示温蜡片现已逐渐淘汰，而用红外测温仪（或红外热像仪）逐点测温的方法有很多弊端，需人员定期巡测，易导致与高压带电体近距离接触威胁人身安全，测量误差较大，设备漏检发生故障的机率大。而中置式开关柜内部的断路器、刀闸和动静触头等设备的位置更加隐蔽，红外线测温仪已无法进行人工巡查测温。因此实时监测高压设备连接点温度变化是非常必要的。

通过对传统高压配电系统连接点测温与新技术实时在线无线测温系统进行研究对比，实时在线无线温度监测预警系统不但可以节省大量的人力，物力，与示温蜡片、红外测温相比，系统还具有测温精度高，响应速度快，体积小，易安装，组网灵活、实时在线，抗干扰性强等优点，是传统测温方式的一次革命。相比之下光纤测温技术则光纤易折、易断、不耐高温，积累灰尘后易使绝缘性降低导致爬电事故，并且柜内布线难度大，工程施工不灵活等。因此，确定应用实时在线无线温度监测预警系统。

2 系统组成与特点

2.1 系统组成

2.1.1 红外线无线温度传感器

在各测温点放置一个无线温度测量和发送装置，即无线温度传感器，属热释电型红外线传感器[2]，利用红外技术，检测物体辐射红外能量。红外线无线温度传感器由控制单元，无线数据传输和温度测量三部分组成。测量温度后，将温度数据通过无线方式传递给测温通讯终端。每个无线温度传感器具有唯一的ID编号，现场安装使用时每个传感器的安装地点与ID编号一一对应一起存入温度监测工作站计算机数据库中。如1#软水变压器断路器上口A相，ID号400155。传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据，计算机实时收集并记录所有监测点的温度数据，发现异常立即报警。

2.1.2 测温通信终端

主要包括无线接收模块、控制模块和电源模块这三大部分。负责接收各无线温度传感器测量和发送出的温度数据，并通过总线连接，响应管理软件命令把测温数据上传到管理计算机。一个测温通讯终端能够接收到多个传感器发出的温度测量数据，为了保证终端的响应速度，规定一个终端最多接收管理100个探头。每个终端所管理的探头的ID号，在工程实施时，通过专用配置软件下载到终端中。

2.1.3 温度监测工作站

配电室内设立一个温度监测工作站，主要是一台PC计算机，该计算机经RS485通信接口转换器与各测温通讯终端连接。温度监测计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热、或急剧升温到设置报警温度立即报警。

无线测温工作站支撑软件有3个：1）参数配置程序（PTMS_Config）：主要用来对测温终端的工作参数进行设定；2）工作站运行程序（PTMS_Station）：主要用于定时读取测温终端中接收到的无线测温数据，并作长期保存；3）测温管理中心软件（PTMSCenter）可以运行在任意一台计算机上，其最基本的要求是这台计算机必须能够通过以太网络与测温工作站建立连接。

2.2 系统特点

1）系统前端采用无线温度传感器，可快捷方便地安装在高压带电体被测接点上，准确地跟踪发热接点的温度变化；

2）利用射频技术传递温度信息，实现了采集器和被采集点等电位，安全可靠；

3）机柜终端可准确地报告运行中所有被测高压设备易发热部件温升，为设备安全运行提供可靠的数据依据；

4）系统数据通过监控中心人机界面将地理分布图，接点温度运行参数，预告警信息、历史参数等通过图形、表格、曲线、棒图等形式直观显示，及时发现隐患，消除隐患，最大限度的减少事故。

3 应用方案

系统配置结合现场中置式或固定式高压开关柜各连接点要求，以中置式开关柜为例,每面开关柜内需安装9个点，即断路器上触头三相、断路器下触头三相与电缆进线（或出线）电缆终端头连接处三点。根据安装测温点的总数量，相应配备测温通讯终端，原则上100个测温点配备1个测温终端。

无线温度传感器的安装简单，先将少许导热硅胶和金属强力胶涂在无线温度传感器上，再用无线温度传感器专用夹具固定在接点一次设备的螺母上；对开关柜接点等一次设备不做任何改动，保证了设备的完整性。

4 效果评价

1）系统正常投运后，高压供配电室巡检人员不再使用红外线测温仪人工测温，降低了劳动强度，提高了人身安全性，产生了显着的经济和社会效益;

2）开关柜内实际温度的实时在线检测，为故障定位获得第一手运行数据，便于及时发现隐患，减少或杜绝了发热引起的电力事故的发生;

3）为高压开关柜的检修紧固提供可靠数据，保障了电力供应的稳定性;

4）实时在线无线温度监测预警系统的应用解决了中置式、固定式密封高压开关柜内部各连接点温度无法检测难题，满足了供电系统安全稳定运行的要求，达到了预期目标。

5 结论

实时在线无线温度监测预警系统应用效果很好，对处于高电压、大电流的环境中高压开关柜及电气设备实现了实时在线测温监测，因该技术是无线数据传输，无需考虑爬距，避免了污闪与高压绝缘降低等问题，且人机界面友好，初步实现了高压开关柜的智能化管理，具有较好的应用前景和推广价值。

[1]肖如泉，何金良.高电压试验规程[M].北京：清华大学出版社，2000.

[2]何希才.传感器及其应用电路[M].北京：电子工业出版社，2001.