浅谈电气设备无线测温技术的势与应用选型

摘  要： 无线测温技术以其安装方便灵活、测温精度高、安全可靠、环境适应性好、便于集中管理等点， 解决了电气设备长期带电运行状态下的温度在线监测问题， 提高了电气设备的运行可靠性， 在电力行业得到了广泛的应用。本文主要介绍无线测温技术的势及应用。

关键词：无线测温； 电气设备； 在线监测
 
0 引言
伴随着大机组、大容量和高电压的迅速发展， 电气设备的运行条件变得加苛刻， 随之带来设备故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失也越来越大。据统计， 近年来电力系统发生的事故中有相当一部分与电气设备的发热问题有关，因此，对电气设备温度的监测显得尤为重要。 高压电气设备温度监测点都处于高电压、大电流、强磁场的环境中，甚至有的监测点还处在密闭的空间中，由于强电磁噪声和高压绝缘、空间的限制等问题，传统的温度测量方法无法适应。所以，对电力设备运行状态在线监测、故障诊断和及时维修受到人们的高度重视。
 
1 电气设备无线测温的必要性
发电厂（变电站）的开关柜、母线接头、室外刀闸开关 等都是重要的设备，在长期运行过程中，开关的触点和母线连接等部位会因老化导致接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度很难监测，从而导致事故发生。而封闭式开关柜体在运行中禁止打开，因此难以测量运行中柜内接（触）头的实际温度，如不及时发现并处理接（触）头过热性缺陷，会严重威胁电力安全生产。
而采用无线温度监测技术， 可通过上位机软件记录高压设备实时运行温度， 在数据库中长期保存， 实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过高或急剧升温至事先设置的报警温度值则立即报警，为高压电气设备的维修提供累积数据，实现高压电气设备热故障的预知维修。
 
2 无线测温技术的势
由于高压电力设备的高电压、密闭性、不间断运行等特点，其温度测量方式与普通的温度测量方式不同。以对于高压电气设备的测温主要采取以下三种方式。
（1）红外测温仪测温：由工作人员手持红外测温仪每天数次去采集数据，每次上百个点的温度，工作量大，精度低，甚至有些高压开关柜是封闭的，根本无法测到。
（2）蜡片测温：将蜡片贴在节点上，当温度过高时蜡片变色，需要人眼观察，也存在工作量大、精度低的问题。
（3）光纤通信测温：由测温点单片机将温度数字化后通过光纤传输至集中器， 集中器连接到计算机系统， 定时进行数据存储和超温报警。其缺点在于光纤在运行几个月 后会沉积灰尘等杂质， 降低绝缘强度， 反而给电力设备安全运行带来大威胁甚至威胁到人身安全。
鉴于以往的测温方式的种种弊端，无线测温技术应运而生。无线测温系统具有配置灵活、运行稳定、抗干 扰能力强、功耗低等特点。该系统主要采用短程无线组 网方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通信范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。运行人员可在主控室对多种恶劣环境条件下的电气 设备温度变化情况进行远程在线监测预警，从而全面及时掌握电气设备运行状况。另外，无线测温系统后台可以电子地图的形式显示整个温度场的分布，可清晰发现温度异常点，判定故障隐患，进而提采取措施， 避免事故的发生。
 
3 无线测温技术的应用
无线测温系统由无线测温终端、无线监控终端、无线测温集中器、DTU（数据传输单元）和上层温度监测中心构成，如图1所示。无线测温终端负责对高压开关柜内的温度进行采集； 无线监控终端负责显示及发送温度实时数据；无线测温集中器负责接收、处理数据，并通过RS-485总线将数据传输至DTU；DTU负责将串口数据转换为IP数据进行传输；温度监测中心负责对温度数据进行显示、存储、分析与报警。
该系统能够实现对发电厂（变电站）内多个高压电气设 备动、静触头， 以及接头和母排等部位运行温度的集中有效监测，进而大大提高高压电气设备的运行可靠性，有效地防止电气设备火灾的发生。
 
图1 无线测温系统拓扑图
 
4 安科瑞无线测温系统介绍
安科瑞无线测温监控系统是根据当无线测温系统的要求，在广泛征求用户和专家意见的基础上,充分吸收当国内外厂家的成功案例，并结合安科瑞多年来的丰富经验，采用面向对象的分层分布式设计思想，结合自动化技术、计算机技术、网络技术、通信技术而设计的一款专业的无线测温软件。
4.1 Acrel-2000T无线测温系统结构
Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通信（如图2），系统设计遵循标准Modbus-RTU, Modbus TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。
Acrel-2000T无线测温监控系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能。可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。
Acrel-2000T无线测温监控系统主要特点是开放式系统结构，硬件兼容性强，软件移植性好，应用功能丰富。该系统具有强大的处理能力，快速的事件响应，友好的人机界面，方便的扩充手段。其软件系统的设计依据软件工程的设计规范,模块划分合理，接口简捷明了，主要包括主控模块、人机界面、图形组态、数据库管理系统、通信管理等几大模块。
 
图2 Acrel-2000T无线测温系统结构图
4.2 Acrel-2000T无线测温系统功能
■实时监测
Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息
■温度查询
温度历史曲线（1分钟、5分钟、60分钟可选）
■运行报表
查询各回路设备运行溫度报表.
■实时报警
壁挂式无线测温监控设备具有实时报警功能，设备能够对温度越限等事件发出告警。
■设备提供以下凡种警告方式：
a.弹岀事件报驚窗口.
b.实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警.
C.短信吿警，可以向号码发送吿警信息短信.
■历史告警査询
Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有吿警事件记录进行存储和管理，方便用户对系统和告警等事件进行历史追溯，查询统计、事故分析。

■用户权限管理
Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。
通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如数据库修改等）。可以定义不同级别用户的 登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
■定值设置
用于修改高温定值、超温定值。
■WEB（可选）
展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息， 设备温度、通信状态，用电分析和事件记录。首页显示场站的变压器数量、回路个数、有功功率、无功功率、用电量、事件记录等概况信息，可通过实时监控、变压器、通信模块切换到需要查看的界面。
实时数据曲线可监测各个回路的测点温度、电压、电流、功率曲线信息。
接线图页面通过一次图实时反映电气参数变化，包括测量量、信号量等信息（信号量 需要断路器提供辅助触点支持）。
能耗统计页面显示各回路的功率峰值和用电量峰值，功率、电能趋势曲线，电能环比，用电。
运维管理\通信状态显示监测接入系统设备的通信状态。
■手机APP（可选）
设备数据员面显示各设备的电參量数据、温 度数据以及曲线。
4.3 安科瑞ARTM系列无线测温终端产品选型
安科瑞电气接点无线测温方案由无线温度传感器、收发器、显示单元组成。温度传感器直接安装于断路器动触头、静触头、电缆接头、母排等发热接点，将测温数据通过无线射频技术传至接收装置，再由接收器485通讯至测温终端或无线测温系统（如图3）。
 
图3 电气接点在线测温结构图
4.3.1 安科瑞无线温度传感器
无线温度传感器共有5种，分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑、合金片固定等安装方式。针对不同的变电站要求，可根据传感器供电方式以及安装位置的不同，考虑安装方便的因素，选择相匹配的传感器。

4.3.2 安科瑞无线收发器
无线测温收发器共有3种，通过无线射频方式接收温度数据。收发器根据不同的传感器型号进行匹配，同时传感器的传输距离决定接收装置能否多柜接收。

4.3.3 安科瑞显示终端
显示装置通过RS485连接收发器，可嵌入式安装于柜体上，若柜体开孔不便，也可选择壁挂式安装于配电室内。方便操作人员现场及时查看电气节点实时温度的同时，也可以通过RS485或以太网通讯的方式在后台系统查看现场情况。

 
5 结语
无线测温技术的应用为电力系统的安全供电提供了重要的保障作用， 配合信息技术形成的无线测温系统， 实现了电气设备运行温度的集中监测与预警， 便于电气设备热故障的预知维修， 大大提高了维修人员的工作效率， 保障了电气设备的安全平稳运行。
 
【参考文献】
[1] 纪小松.电气设备无线测温技术的势与应用
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册  2019.11版