无线温感在电气设备测温中的应用

摘 要：沁水晋煤瓦斯发电有限公司总装机容量120MW，10kV高压开关柜110面，电力变压器13台，10kV电抗器6台，高压设备接头多，自2008年9月份投运以来已发生多次高压设备内部接头发热问题，在日常巡检测温过程中难以及时发现，严重影响设备安全稳定运行，设备发热隐患极易酿成安全事故。无线测温系统采用无线通讯网络进行连接形成互联互通模式，在互联网等环境中，可远程实时监测高压开关柜封闭区域关键部位的温度。同时也能通过云数据的过滤分析，对设备温度异常进行预警，确保电力设备的安全稳定运行。

关键词：无线温感;电气设备;测温

1 系统概述

沁水晋煤瓦斯发电有限公司总装机容量120MW，10kV高压开关柜110面，电力变压器13台，10kV电抗器6台，高压设备接头多，自2008年9月份投运以来已发生多次高压设备内部接头发热问题，在日常巡检测温过程中难以及时发现，严重影响设备安全稳定运行，设备发热隐患极易酿成安全事故。

现配电柜接点超温报警等电气安全方面的监控设施目前基本空缺，仅靠人工巡检来完成电气隐患的检测和判断，缺少对电气安全隐患做出预判的相关技术防范设施，也不能实现防患于未然、预防电气事故发生。无线测温系统采用无线通讯网络进行连接形成互联互通模式，在互联网等环境中，可远程实时监测高压开关柜封闭区域关键部位的温度。同时也能通过云数据的过滤分析，对设备温度异常进行预警，确保电力设备的安全稳定运行。

2 综合对比

现电气设备测温管理及安全状态评估方法，主要用热红外成像仪进行人工定期测温，人工定期测温方式既存在安全隐患，也存在效率低下等问题，此测温方式存在以下弊端：

①不能实现实时在线监测，温升过高时亦不能及时告警;②巡检过程中易受巡检人员责任心、巡检时间间隔等因素的影响;③无法检测设备内部关键点温度数据;④巡检数据抄录非常不方便，无法形成完整数据记录，不利于设备数字化管理;⑤各配电室较为分散，人工巡视需要投入大量人力资源。

使用无线温感测温安全监控系统的优点：

①监控系统使用无线传感设备、网络通信及计算机等现代化信息技术，可将设备状态、温度数据、环境状况等过程数字化;②实现变配电系统电气设备状态与电力运行工况的安全综合监控的全面技术升级，整个电气安全监控立足于对高低压配电室内电气设备接点温度的监测;③可实现电气火灾故障隐患的全方位精准监测，及时发现因漏电、过载、接触不良等电气异常隐患导致的温升异常方面的隐患，全面掌握电气安全状态及运行趋势，有效避免电气火灾事故的发生，实现电气火灾的智慧化监控管理;④环境适应性好，温度传感器通过匹配软件的校正后就已经补偿了传感器制作过程中的偏差。传感器可在任何工作温度范围内的温度进行调试，不会受季节因素影响。通常情况下，传感器只在安装后调试一次，并保持多年不需再校正;⑤安装方便灵活，无源无线温度传感器体积小且与采集器之间数据无线传输，安装方便灵活，不受开关柜、变压器室等结构和空间的影响;⑥低成本，维护方便，无线测温传感器的价格较其他传统测温方式较低，同时，无源无线的工作方式令本系统的安装、维护成本大大降低;⑦安全可靠，无线的温度采样方式无需在被测点或相关支撑结构上连线，传感器与接收设备之间无电气联系，从而实现了高压隔离，保障设备安全运行;⑧无需电池，无线测温传感器模块取电方式为电流互感器取电，无需电池驱动，减少了电池更换带来的维护成本，同时不会对生态环境造成影响。

3 无线温感测温系统介绍

3.1 系统组成

系统主要由无线测温传感器、无线集中接收模块、通讯组件及系统后台组成，各层级方便扩容并自由组合。

系统架构图如图1所示：

电气测温安全监控系统由采集设备层、网络通讯层、应用层组成。

①采集设备层：无线测温传感器主要通过绑扎或支架方式安装在各电气设备接点位置，数据通过无线传输至各无线集中接收装置;②网络通讯层：无线集中接收装置自带RS485数据转发接口，通过工业交换机及光纤网络将数据信息传至后台系统（应用层）;③应用层：监控后台应用，实现远程监控电气设备健康状态，查看每个测温点实时温度、温度曲线等数据，并可以进行数据运算分析，捕捉设备运行中的异常状态，及时发现设备事故的早期征兆，以便采取有效措施排除安全隐患，确保设备安全运行，预防严重事故的发生。

3.2 具体组网方案

后台服务器及主光交换机放置于网控楼主控室，测温集中接收装置和工业交换机（自带串口及光口）放置于各配电室，方便网络扩展。网络系统分布图如图2所示：

无线测温传感器采集的数据通过433MHz无线链路传送至无线集中接收装置，无线集中接收装置将采集的温度值通过其RS-485通讯端口传送至具有RS485数据传输功能的工业交换机，各配电室配置的工业交换机与10kV网控楼配置的光口交换机将各电气设备接点温度实时数据最终传送至后台监控系统。后台监控系统具有实时监控界面、报警设置、报警记录、历史记录分析等功能。实时数据显示能够直观地显示设备接点的实时温度综合判断被测设备的运行情况。

4 安裝后效果

无线测温主要安装在容易发热的设备连接处及表面，传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据，温度值达到报警设定值后立即报警，可不受发送周期限制。

安装后的测温监控系统可查看各设备的今日、昨日、多日的实时温度曲线图，也可查看各设备的温度日平均值（1-12个月可选）、日最高值（1-12个月可选），同类型的设备温度曲线可进行有选择的比较分析。

5 结论

电气安全监控系统采用先进的无源无线传感技术24h在线监测电气接点的温度变化，捕捉设备运行中的异常状态，及时发现设备事故早期征兆并预警，提醒维护人员采取有效措施，预防严重事故的发生且替代人工巡检大大提高了设备运维巡检效率。通过对关键设备在线监测，实时监控设备的运行状态及趋势，可以促进维修方式从传统的“事故维修”和“定期维修”向“预测维修”转变。

参考文献：

[1]纪小松.电气设备无线测温技术的优势与应用[J].电工技术，2019（04）：73-74.

[2]杨红光.基于物联网技术的无线测温系统设计[D].济南：山东大学，2013.

作者简介：

王交利（1982- ），女，山西长治人，助理工程师，研究方向：瓦斯发电生产调度管理及电气工程。