無線測溫技術(shù)的研究及應(yīng)用

摘 要：本文重點介紹由于電氣設(shè)備運行時間較長、超負荷運行、材料受污染等因素導致的設(shè)備發(fā)熱時，設(shè)備溫度升 高，會引發(fā)嚴重后果，無線測溫裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備的實時監(jiān)測，并且能夠做到及時發(fā)現(xiàn)、及時解決，將各種設(shè)備事故隱患消滅在初期，尤其對設(shè)備的接頭過熱現(xiàn)象更為有效，以保證電廠供電的安全、正常進行。

關(guān)鍵詞：智能無線測溫技術(shù)；大型電廠；研究；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.130

1 傳統(tǒng)測溫方式

我國電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的溫度測量方法在應(yīng)用的過程中有著一定的局限性，如傳統(tǒng)紅外線溫度測溫儀對電氣設(shè)備的監(jiān)測時，不能實現(xiàn)對開關(guān)內(nèi)部進行監(jiān)測，無法實現(xiàn)實時監(jiān)測；對于溫度貼片測量儀的使用，由于在出線室的后面有觀察窗，只能在接點監(jiān)測過程中觀察電纜的接頭是否有溫度的變化，無法對斷路器的街頭溫度進行實時觀察，貼片在使用的過程中需要觀察顏色的變化，無法實現(xiàn)在線監(jiān)測及預警等。

事故案例：某供電局局110kV變電站2號主變差動保護動作，三側(cè)開關(guān)跳閘。

事故原因是2號主變10kv側(cè)閘刀接觸面，鍍銀層沒有達到標準厚度，觸點壓力不足，造成動靜觸頭接觸不良，引起發(fā)熱，發(fā)熱加重使彈簧失效，最后形成靜觸頭片熔化、墜落，造成單相短路，進而引發(fā)相間短路，釀成事故。事故暴露出的問題是閘刀質(zhì)量差、開關(guān)柜沒有觀察窗，無法觀察到閘刀運行工況。（如圖1）

以上事故案例都是在電力設(shè)備運行過程中沒有進行全天候在線實時監(jiān)控所導致的，在電廠龐大的電力設(shè)備運行過程中如采用非接觸式無源、高精度紅外傳感技術(shù)進行溫度監(jiān)測就能夠有效彌補上述存在的不足，對于設(shè)備的維護人員的巡檢工作帶來極大的方便。

2 無線測溫技術(shù)的研究

2.1 無線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

無線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（見圖2）

無線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括測溫數(shù)據(jù)采集、通信終端和通信管理三個主要部分構(gòu)成。

測溫數(shù)據(jù)采集是基于感應(yīng)式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實現(xiàn)對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊時，就可以對設(shè)備進行溫度的實時監(jiān)測，監(jiān)測點主要在開關(guān)與母線接點等關(guān)鍵部位。

通信終端對測溫終端發(fā)出命令，將溫度值等信息傳輸?shù)綗o線通信的主要管理部位。

通信終端是其他兩個部分的進行交換的主要機構(gòu)，能夠通過對信息的收集再經(jīng)過無線將信息發(fā)送至測溫現(xiàn)場顯示終端，受到數(shù)據(jù)后再轉(zhuǎn)發(fā)給通信管理，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，也保證了數(shù)據(jù)的完整與可靠。

2.2 無線監(jiān)測系統(tǒng)的功能

（1）在發(fā)電廠設(shè)備的內(nèi)部，安裝一種傳感器，主要是非接觸式并且無源高精度的紅外傳感器，例如變壓器、開關(guān)柜以及封閉母線等等，進而實現(xiàn)對非接觸式的系統(tǒng)溫度采集。

（2）智能無線監(jiān)測系統(tǒng)的電纜及其附件的溫度測量是通過光線傳感器的作用進行的。

（3）通過無線監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件與軟件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備溫度的實時監(jiān)測。

（4）對無線監(jiān)測系統(tǒng)的后臺進行實時監(jiān)測并且要對趨勢進行分析，能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的隱患做到及時的發(fā)現(xiàn)與預防，進而能夠?qū)崿F(xiàn)在故障出現(xiàn)前對問題進行解決，及時扼殺電氣設(shè)備故障的萌芽。

2.3 無線監(jiān)測系統(tǒng)的特點

（1）無線監(jiān)測系統(tǒng)采用的一般都是本安型的傳感器，這樣的傳感器用起來比較安全、可靠，不會使電氣設(shè)備遭到破壞，也不會受到電力電壓的等級影響，使用起來沒有電壓等級的限制。

（2）無線監(jiān)測系統(tǒng)的在計算過程中，計算方法的應(yīng)用比較科學，對于系統(tǒng)的溫度與溫升能夠做出判斷與分析，進而對故障進行準確的預警。

（3）當電廠中的發(fā)電設(shè)備受到溫度影響時，無線監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效的進行分析和預測。設(shè)備溫度過高的主要原因是流經(jīng)電流在接點耗損進而釋放出一定的熱能，流經(jīng)電流損耗越多釋放的熱量越大，電廠設(shè)備溫度也就越高，因此出現(xiàn)故障的幾率就會增大。

（4）對電廠發(fā)電設(shè)備的溫度進行實時監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)故障的早發(fā)現(xiàn)、早處理，進而能夠提前預測出事故的類型，做好防護工作。

（5）當大型電廠的設(shè)備出現(xiàn)故障時，無線監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時做出警報，并對故障的位置進行準確定位，以便維修人員及時對故障進行檢修。

3 無線測溫技術(shù)在電廠的應(yīng)用

3.1 無線測溫技術(shù)的測溫方法

這種無線測溫法對于電力系統(tǒng)的適應(yīng)程度還需要通過實際的測量得出結(jié)論，可以通過對設(shè)備的精度、穩(wěn)定度等方面進行分析，具體如下：

對于高壓的電氣設(shè)備進行溫度測量時，需要對其精度進行測量。以紅外線測溫法為例，這種方法的測量范圍比較寬廣，但是精度卻比較差，同時穩(wěn)定性也比較差，主要是由于紅外線的信號比較弱，進程在對其進行輻射聚焦過程中就會需要更精確，但這在實際應(yīng)用中卻比較難實現(xiàn)。除此之外，溫度的補償方面也會影響精度，各個高壓觸點的輻射率是不同的，由于輻射的路徑是不同的，同時也會出現(xiàn)一定的大氣衰減，也就使得測量的穩(wěn)定性較差，但是經(jīng)過熟練的操作人員對溫度的測量，也能對溫度實行初步的測量。

3.2 無線測溫技術(shù)的測量安裝點研究

測溫的方法有兩種分別為接觸式與非接觸式，第一種的測量原理就是利用元件與被測設(shè)備間的熱量交換，實現(xiàn)熱平衡，完成對電力設(shè)備中的重要部位進行測量。由于在測量的同時也會出現(xiàn)熱量的向外傳導，因此測量結(jié)果也會存在一定的誤差。

運用接觸式測量方法對設(shè)備溫度進行測量時，由于對象是不同的，而且會有很多因素導致誤差出現(xiàn)，上文提到的兩點都是比較常見的，但是也要結(jié)合實際進行分析，而且有的誤差是可以通過計算進行修正的，但是有的就不能，只能通過實驗的方法對數(shù)值進行估計。另外，在接觸法測量過程中，也要對元件的接觸點進行關(guān)注，防止對測量的溫度準確性產(chǎn)生影響。

3.3 無線溫度監(jiān)測裝置關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

（1）等電位技術(shù)，將設(shè)備的溫度測量裝置在開關(guān)、母線接點等部位進行安裝，對數(shù)據(jù)進行采集和傳輸要保持等電位的狀態(tài)，這樣能夠有效解決終端絕緣和耐壓的問題；

（2）抗電磁干擾技術(shù)，等電位的溫度測量探頭都是采用的封閉外殼材料，并且將傳感器等模塊安裝在設(shè)備內(nèi)部；

（3）電源無源技術(shù)，將電力設(shè)備的供電切斷，并且實現(xiàn)供電的方式，對電路進行引入，進而能夠保證測量溫度的可靠性。

（4）安全措施，電氣設(shè)備的溫度測量技術(shù)在進行設(shè)備安裝時要實行電氣設(shè)備的絕緣保護工作，以確保設(shè)備的無線終端以及整個設(shè)備能夠正常的運行。

3.4 無線測溫技術(shù)的應(yīng)用實例

在煉鋼的齒輪箱內(nèi)應(yīng)用這種技術(shù)進行溫度測量，當將設(shè)備放置在冷軋卷上時，就會出現(xiàn)高溫潤滑的失效現(xiàn)象，進而使得設(shè)備出現(xiàn)故障，這時在對溫度進行測量就能夠有效的對故障隱患進行排查，進而防止設(shè)備事故的發(fā)生，以確保大型電廠內(nèi)部的生產(chǎn)安全。

4 總結(jié)

在我國的大型電廠中，由于傳統(tǒng)的測溫方的局限性，已經(jīng)出現(xiàn)過多次事故，因此對智能無線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，能夠大大改善設(shè)備的溫度測量工作，為設(shè)備事故的預防和排查，帶來了十分重要的意義，保證了我國電廠的正常與安全運行。

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作者簡介：王海峰（1982-），遼寧葫蘆島人，學士，工程師，主要從事繼電保護工作。endprint