摘要:科技的进步,无线测温系统在高压电气设备上的应用。电力系统在运行的过程中会有大量的热量产生。而如何调控整个系统的温度是电力发展过程中首先要解决的问题。在变电站中,由于工作的特殊性,会涉及到许多重要的设备、仪器。而这些设备的造价较高,且大多使用寿命较长,在使用的过程中很容易出现设备损坏的情况。同时,由于在发电过程中会产生一定的热量,若不能及时被疏散,将会引起局部的温度过高,甚至引起火灾,对员工和企业的生命以及财产安全带来严重的威胁。
关键词:无线测温系统;高压电气;优势;温度传感器
近年来得益于国家政策利好,风能、太阳能等新能源发展迅速,装机容量与日俱增。其中风电场建设需要大量高低压电气设备,当由于制造质量或安装质量原因造成电气设备节点接触不良,形成较大的接触电阻时,在重负载下节点发热可能会导致电气设备的停电或烧毁,给生产运营造成极大的安全隐患和经济损失。
无线测温系统就是可以自主、实时的对温度进行监控,若发现温度过高,便会给工作人员传达信息,好让工作人员可以及时的调控温度。无线测温系统由实时监测温度(温度传感器)和负责传输并显示结果的两个结构组成。其与以往常规的测温系统相比,没有具体的传输设备,优势在于利用无线的方式将信息进行传达。温度传感器所处的位置一般在电缆接头、高压开关柜、保险丝等接口处,其能够直接检测此部分的温度,之后将监测的温度结果借助无线技术传输、显示在控制分析器件中。此外,高压和低压的各自工作部分需要采用电气隔离,以保证测温系统的安全性,规避漏电等危险事件的发生。而接收信息的部分则需安置在特定的位置,并设置多个信息传导通道,以便及时接收并显现出所接收到的温度信息。此外,因为接收装置以及传导装置所涉及的种类以及数量较多,所以还能够分析处理温度有关的信息,然后利用无线网络将信息传导给工作人员,进而完成对温度的实时监控。
2.1光纤光栅测温
光纤光栅测温利用光纤材料的光敏特性在光纤纤芯的空间相位光栅进行测温,通过外界参量对光栅中心波长的调制来获取温度信息,是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅测温具有抗电磁干扰,可靠性高、占用体积小等优点;缺点是价格高、安装要求高(尤其在开关柜内光纤弯曲有限制),采用有线方式会影响开关柜本身的绝缘结构,有一定的不安全因素。
2.2红外热成像测温
红外热成像测温是通过吸收待测物体辐射的红外能量进行温度测量,也是电气设备日常巡检测温的常用技术。该技术利用物体的温度越高,释放的红外能量越多原理,采用红外探测器、光学成像仪等器件对物体的红外热像进行扫描,将红外光信号转换为电信号后处理放大,转换为标准的图像信号显示在监测屏幕上。该技术是非接触测温,安全性高、测量速度快、灵敏度高,不受电磁干扰;缺点是易受光照环境干扰,需要专业人员操作仪器,仪器价格高且不能监测设备内部温度等。
当绝缘材质发生局部放电时,放电效应会对周围材质进行不断侵蚀,最终导致整个绝缘系统的失效,进而对电网系统的安全运行造成威胁。因此必须了解好局部放电的产生原理和类型,利用合适的检测方法对其检测,做好预防工作,避免发生严重事故。局部放电监测主要通过暂态对地电压监测和超声法监测两种方式综合判断。(1)暂态地电压监测原理:当局部放电活动出现在高压配电盘当中时,它会产生无线电频率范围内的电磁波,它可以通过金属外壳上的开孔,从配电盘内泄漏到外表面。这些开孔可以是外壳或密封垫圈或其它绝缘部件周围的间隙。当电磁波传播到配电盘外面时,它会在接地的金属外壳上对地产生暂态电压。暂态地电压(TEV)在几个毫伏至几伏的范围内,存在时间很短,只有几个纳秒的上升时间。可以在配电盘正在工作时,将探头放在配电盘的表面,采用这种非侵入方式来检测局部放电活动。(2)超声法监测原理:介质发生局部放电时,其瞬间释放的能量使分子间产生剧烈碰撞,并在宏观上形成一种压力产生超声波脉冲,此时局部放电源如同一个声源,向外发出超声波。由于放电持续时间很短,所以其发射的声源频谱很宽,可以达到数百千赫兹,另外由于超声波波长较短,因此它的方向性较强,从而它的能量较为集中,可以从配电盘缝隙处检测到有效的超声信号,进行对局部放电的诊断。利用以上两个基本原理制成的监测传感器,能有效实现对局部放电的实时监测。
4.1系统结构
Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯,系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约,安全性、可靠性和开放性都得到了极大地提高。该系统具有遥信、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。

温度在线监测系统结构图
4.2系统功能
测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室,可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能:
温度显示:显示配电系统内每个测温点的实时值,也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

温度曲线:查看每个测温点的温度趋势曲线。

运行报表:查询及打印各测温点指定时间的温度数据。

实时告警:系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警,告警方式有弹窗、语音告警等,还可以短信/APP推送告警消息,及时提醒值班人员。

历史事件查询:能够温度越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析等。

4.3系统硬件配置
温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元,通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成,实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。
名称 | 外形 | 型号 | 参数说明 |
系统组态软件 |
| Acrel-2000/T | 硬件:内存 4G,硬盘 500G,以太网口。 显示器:21 寸,分辨率 1280*1024。 操作系统:Windows 7 64 位简体中文旗舰版。 数据库系统:Microsoft SQL Server 2008 R2。 通讯协议:IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等国际标准通信规约 |
智能通信管理机 |
| Anet-2E4SM | 通用网关,2路网口,4路RS485,可选配1路LORA,带电告警功能,支持485,4G从模块扩展。 |
无线测温集中采集设备 |
| Acrel-2000T/A | 壁挂式安装 标配一路485接口、一路以太网口 自带蜂鸣器告警 柜体尺寸480*420*200 (单位mm) |
| Acrel-2000T/B | 硬件:内存4G,硬盘128G,以太网口 显示器:12寸,分辨率800*600 操作系统:Windows7 数据库系统:Microsoft SQL Server 2008 R2 可选Web平台/APP服务器 柜体尺寸为480*420*200(单位mm) | |
显示终端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供电;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口; 可接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm,深度65mm;开孔92*92mm; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接收60个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;开孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接收12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | |
智能温度巡检仪 |
| ARTM-8 | 开孔88*88mm 嵌入式按照; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 可接入8路PT100传感器,适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温; |
| ARTM-24 | 35MM导轨安装; AC85-265V或DC100-300V供电; 一路上行RS485接口,Modbus协议; 24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出,用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温; | |
无线收发器 |
| ATC450-C | 可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。 |
| ATC600 | ATC600有两种规格;ATC600-C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。 | |
电池型无线测温传感器 |
| ATE100M | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米; 32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。 |
| ATE200 | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米; 35*35*17mm, L=330mm(长*宽*高,三色表带)。 | |
| ATE200P | 电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空旷距离150米,防护等级IP68;35*35*17mm, L=330mm(长*宽*高,三色表带) 。 | |
CT取电型无线测温传感器 |
| ATE400 | CT感应取电,启动电流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空旷距离150米; 合金片固定、取电;三色外壳;25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。 |
有线温度传感器 |
| PT100 | 用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系; 用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好Pt100 |
| NTC | 用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系; 用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好 |
通过基无线测温系统在高压电气设备上的应用应用,可以提前发现关键节点温度异常隐患,避免隐患发展成故障造成设备和发电量损失,同时极大地减轻了运维人员的劳动强度,提高了运维效率。