高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)測溫技術(shù)的運用研究

電投（原平）可再生能源有限公司 徐向宇

高低壓成套開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵組成部分。隨著科技的進步，智能化控制系統(tǒng)的集成成為提升設(shè)備運行效率及安全性的重要手段。在眾多監(jiān)測技術(shù)中測溫技術(shù)尤為關(guān)鍵，其精準的溫度監(jiān)測能力對于預警故障、指導維護決策具有決定性作用。然而，該技術(shù)的集成和應用過程中諸如數(shù)據(jù)分析深度、系統(tǒng)響應速度及環(huán)境適應性等問題仍然存在。

1 測溫技術(shù)在高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中的集成與應用

1.1 測溫技術(shù)在高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中的角色

某廠廠用電系統(tǒng)中相關(guān)高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的具體構(gòu)成及相關(guān)參數(shù)如表1所示，某廠針對以上設(shè)備構(gòu)建了高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)以智能化監(jiān)控單元（SMU-2024）為核心，實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜（HVC-5000）與低壓配電柜（LVD-800）的精確控制與實時監(jiān)測。紅外熱像測溫儀（TI-850）集成于系統(tǒng)中，用于非接觸式溫度監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)與預警可能導致設(shè)備故障的異常溫升；微環(huán)境監(jiān)測儀（EMS-300）則負責監(jiān)視設(shè)備的運行環(huán)境，保證其處于最佳的工作狀態(tài)；在此基礎(chǔ)上，某廠運用了一項測溫技術(shù)集成項綜合保護裝置（CPD-201）與智能斷路器（ICB-1000）則提供必要的電力保護，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。所有設(shè)備通過通信管理單元（CMU-500）實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與指令下發(fā)，保障了整個智能化控制系統(tǒng)的高效協(xié)同工作。

表1 成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)構(gòu)成及參數(shù)

在此基礎(chǔ)上，某廠運用了一項測溫技術(shù)集成項目，旨在提升設(shè)備的運行安全性和效能。

項目初期對設(shè)備原有溫度監(jiān)控機制進行了全面評估，發(fā)現(xiàn)存在監(jiān)測不全面、響應遲緩等問題。為此某廠運用了一套基于紅外熱像技術(shù)的測溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測并記錄開關(guān)設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測精度達到 ±0.5℃；在集成該測溫系統(tǒng)后，某廠對其在實際操作中的表現(xiàn)進行了為期6個月的跟蹤分析。數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)平均每月檢測到異常溫升事件數(shù)由集成前的15次下降至2次，故障響應時間從平均1h 縮短至5min 內(nèi)。此外，通過對測溫數(shù)據(jù)的深入分析某廠優(yōu)化了維護計劃，將預防性維護周期由3個月延長至6個月，設(shè)備穩(wěn)定運行率由97.5%提升至99.8%。

測溫技術(shù)在高低壓成套開關(guān)設(shè)備中的角色不僅體現(xiàn)在故障預警上，還通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持進一步提高了運維效率，確保了廠用電系統(tǒng)的高可靠性和經(jīng)濟性。因此，某廠認為該測溫技術(shù)的集成與應用是智能化控制系統(tǒng)不可或缺的一環(huán)，對于確保高低壓成套開關(guān)設(shè)備的長期穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

1.2 高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)測溫期間的故障預防與響應

某廠在高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中實施的測溫技術(shù)不僅實現(xiàn)了高精度的溫度監(jiān)測，還極大提升了故障預防和響應的效率。系統(tǒng)中的紅外熱像測溫儀TI-850負責實時捕捉設(shè)備熱點，并通過定制的算法進行數(shù)據(jù)分析以識別潛在故障[1]。具體的故障預防監(jiān)控原理可以用公式表示：T預警=T實測-T環(huán)境-T安全余量，式中：T預警表示紅外熱像測溫儀實時監(jiān)測到的設(shè)備溫度，T環(huán)境表示微環(huán)境監(jiān)測儀EMS-300所測得的環(huán)境溫度，T安全余量主要根據(jù)設(shè)備材料和負載特性設(shè)定的安全溫度余量，通常取5℃。

以高壓開關(guān)柜HVC-5000為例，假定該設(shè)備在正常運行狀態(tài)下的安全工作溫度不超過80℃，當某一測點的T 預警持續(xù)超過10℃時系統(tǒng)即判定為高溫預警狀態(tài)，自動觸發(fā)預警機制，并將數(shù)據(jù)通過CMU-500通信管理單元上報至中控室。

在最近的一次監(jiān)測中，TI-850在HVC-5000的一測點記錄到的溫度（T實測）是88℃，而EMS-300測得的環(huán)境溫度（T環(huán)境）為25℃，則計算過程如下：T預警=88℃-25℃-5℃ =58℃。根據(jù)計算結(jié)果可知，T預警值遠超過安全范圍，系統(tǒng)立即進入預警狀態(tài)。綜合保護裝置CPD-201響應指令，在5s 內(nèi)切斷了電源，避免了潛在的高溫故障。同時某廠維護人員接到維護任務，迅速到現(xiàn)場進行檢修。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于連接部分的螺絲松動導致接觸電阻增大，從而引發(fā)溫升。維護人員緊固了螺絲并對相關(guān)部件進行了整體檢查，確保無其他潛在風險，設(shè)備在30min 內(nèi)完成了維修并重新投入運行。

通過上述智能化測溫與故障響應的精確協(xié)同，某廠顯著地提高了設(shè)備的安全性能，減少了由于設(shè)備故障引起的停機時間，保證了生產(chǎn)線的連續(xù)穩(wěn)定運行。

1.3 測溫數(shù)據(jù)的分析與決策支持

某廠的高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中，測溫數(shù)據(jù)的精確分析是確保設(shè)備健康運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)處理模塊進行分析以指導決策支持。對測溫數(shù)據(jù)的分析原理如公式：HI=100-（（T實測-T基準）/T基準）×100，式中：T實測表示當前測量溫度，T基準表示設(shè)備在相同負載下的預期正常工作溫度。健康指數(shù)HI的計算值接近100，表示設(shè)備工作狀態(tài)良好，健康指數(shù)低于預設(shè)閾值則提示設(shè)備可能存在故障。

依然以高壓開關(guān)柜HVC-5000為例，假設(shè)在正常負載下的預期工作溫度為70℃。在最近一次監(jiān)測中紅外熱像測溫儀TI-850測得某測點的實際溫度為85℃，則計算HI=100-（85-70）/70×100≈78.6℃。某廠設(shè)定的預定警戒線溫度為80℃，對比結(jié)果顯示HI值低于預警值，故啟動風險評估流程，由專家系統(tǒng)分析可能的故障原因，并提出相應的維護策略。

為確保系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行，某廠采用統(tǒng)計方法對長期測溫數(shù)據(jù)進行趨勢分析。通過線性回歸模型預測設(shè)備的未來工作狀態(tài)：T預測=a×t+b，式中：t表示時間，a和b均表示回歸系數(shù)，基于所收集的歷史數(shù)據(jù)通過最小二乘法得出。同樣針對HVC-5000的某測點進行歷史數(shù)據(jù)回顧分析，得到回歸方程計算過程為：T預測=0.2×t+70，表明該測點的溫度每增加一個時間單位溫度上升0.2℃，基線溫度為70℃。通過上述分析，便于制定出更為精確的預防性維護計劃，減少突發(fā)故障的風險。同時，通過對測溫數(shù)據(jù)的深入分析能夠識別出設(shè)備性能衰退的早期跡象，及時調(diào)整維護計劃和替換周期，實現(xiàn)成本控制與設(shè)備效能的最優(yōu)平衡。

綜上所述，測溫數(shù)據(jù)的分析與決策支持為日常維護提供了性能較為可靠的分析工具，以確保設(shè)備的高效和可靠性，同時提高了對設(shè)備故障預防的主動性和對維護資源配置的智能性[2]。

2 測溫技術(shù)運用于高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的優(yōu)化、挑戰(zhàn)及發(fā)展

2.1 測溫系統(tǒng)優(yōu)化實踐與技術(shù)革新

某廠在推動高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的過程中，對測溫技術(shù)的優(yōu)化和技術(shù)革新給予了高度重視。在實際操作中，針對傳統(tǒng)測溫方法存在的局限性，如手動測量的不連續(xù)性、數(shù)據(jù)精度低和反應延遲等問題采取了一系列創(chuàng)新手段進行優(yōu)化。

升級了傳感器設(shè)備。由原先的熱敏電阻轉(zhuǎn)變?yōu)榛谖㈦娮訖C械系統(tǒng)（MEMS）的紅外傳感器，提高了測量的準確性和響應速度。MEMS 傳感器的引入將測量誤差控制在 ±0.5℃以內(nèi)，同時響應時間縮短至毫秒級[3]。這項技術(shù)的應用極大提升了測溫數(shù)據(jù)的實時性和可靠性；實施數(shù)據(jù)融合技術(shù)。將多個測點數(shù)據(jù)進行綜合分析以消除單點測量偶然誤差的影響。如通過設(shè)定權(quán)重系數(shù)將周圍多個測點的溫度數(shù)據(jù)綜合考量，得出更為穩(wěn)定可信的溫度指標[4]。該方法不僅增強了數(shù)據(jù)的魯棒性，還優(yōu)化了整體測溫體系的性能；在軟件層面，運用了基于機器學習的預測模型，以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對未來溫度趨勢進行準確預測。模型通過持續(xù)學習優(yōu)化算法參數(shù)，使得預測準確率提升至92%以上，為設(shè)備的預防性維護提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。

最后，為實現(xiàn)配電室遠程值守監(jiān)測某廠建立了一個集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和分析為一體的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，并通過云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和分析，確保了監(jiān)測工作的連續(xù)性和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

通過上述優(yōu)化和技術(shù)革新，某廠顯著提高了測溫系統(tǒng)的性能，為高低壓成套開關(guān)設(shè)備的智能化控制打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。同時，這些創(chuàng)新實踐也為某廠在節(jié)能減排、提升設(shè)備安全性和延長設(shè)備壽命等方面做出了積極貢獻[5]。

2.2 高低壓開關(guān)設(shè)備中測溫技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

某廠在實施高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)的過程中，識別并應對了測溫技術(shù)面臨的多項挑戰(zhàn)。具體來說：

環(huán)境因素對測溫精度的干擾。開關(guān)設(shè)備周邊溫度波動、濕度變化以及電磁干擾等因素極易造成傳感器讀數(shù)不穩(wěn)定，影響測溫結(jié)果。某廠通過實施環(huán)境補償算法校準傳感器讀數(shù)，確保了數(shù)據(jù)的準確性。然而這種方法增加了系統(tǒng)的復雜性，對算法的實時調(diào)整提出了更高的要求；傳感器的老化和故障率問題。某廠監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，傳感器平均壽命期內(nèi)的故障率約為3%，這意味著維護成本和設(shè)備穩(wěn)定性是持續(xù)關(guān)注的焦點。為此某廠投入資源，定期對傳感器進行檢測和更換，保障了系統(tǒng)的連續(xù)運行和數(shù)據(jù)的準確性。

數(shù)據(jù)處理和分析較為復雜。隨著傳感器數(shù)量的增加數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，對存儲和計算能力提出了更高要求。某廠對數(shù)據(jù)處理架構(gòu)進行了優(yōu)化，采用邊緣計算技術(shù)對數(shù)據(jù)進行預處理，減輕了中心服務器的負擔，提升了數(shù)據(jù)處理效率；測溫技術(shù)的集成和兼容性問題。由于高低壓開關(guān)設(shè)備型號眾多，不同生產(chǎn)商的設(shè)計標準各異，造成了傳感器接口和通信協(xié)議的不一致性。某廠采用了一套標準化的接口轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)了不同設(shè)備和傳感器之間的高效對接[6]。

3 結(jié)語

本文深入探討了測溫技術(shù)在高低壓成套開關(guān)設(shè)備智能化控制系統(tǒng)中的集成與應用，明確了該技術(shù)在智能監(jiān)控領(lǐng)域的核心作用。通過對故障預防與響應機制的優(yōu)化，以及測溫數(shù)據(jù)分析與決策支持系統(tǒng)的構(gòu)建，促進提升了高低壓成套開關(guān)設(shè)備的運行可靠性和效率。

針對實踐中遇到的挑戰(zhàn)提出了相應的解決策略，并通過技術(shù)革新確保了測溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性。總體來看，本文提出的方案不僅增強了設(shè)備智能化控制的實效性，也為測溫技術(shù)未來的發(fā)展趨勢提供了較為可靠的理論與實踐基礎(chǔ)。