淺談無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在冶煉廠供配電的應(yīng)用設(shè)計(jì)

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：高壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與電氣元器件連接點(diǎn)溫度密切相關(guān)，通過與傳統(tǒng)測(cè)溫方法對(duì)比，實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)解決 了密封高壓開關(guān)柜內(nèi)部各連接點(diǎn)溫度無法檢測(cè)的難題，滿足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了人身安全 性。利用射頻技術(shù)傳遞溫度信息，避免了堆積灰塵后易使絕緣性降低導(dǎo)致爬電事故的發(fā)生，安全可靠。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)在線；無線；溫度；監(jiān)測(cè)

  隨著高爐強(qiáng)冶煉的不斷推進(jìn)，對(duì)高壓 供配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性有了更高要求。 而且，鋼鐵行業(yè)的激烈競(jìng)爭，為實(shí)現(xiàn)更好、 更高的經(jīng)濟(jì)效益，減員增效勢(shì)在必行。冶 金行業(yè)的高壓供配電網(wǎng)絡(luò)中眾多高壓電氣 本身和設(shè)備之間的連接點(diǎn)是電力輸送薄 弱環(huán)節(jié)。隨著負(fù)荷的增大及長時(shí)間運(yùn)行的 振動(dòng)與灰塵污染，導(dǎo)致連接點(diǎn)發(fā)熱并形成 惡性循環(huán)：溫升、膨脹、收縮、氧化，電阻 增大，再度升溫直至釀成事故。

  故障從發(fā)熱到發(fā)生事故需要經(jīng)過一段 時(shí)間，*能做到及早發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行預(yù)防， 減少或杜絕電力事故的發(fā)生。目前國內(nèi)對(duì) 電氣設(shè)備高壓連接點(diǎn)的溫升測(cè)量普遍使用 的方法為示溫蠟片或定期用紅外線測(cè)溫儀 逐點(diǎn)測(cè)溫。示溫蠟片顯然落后，而用紅外 測(cè)溫儀逐點(diǎn)測(cè)溫的方法有很多弊端，易導(dǎo) 致與高壓帶電體近距離接觸威脅人身安全，測(cè)量誤差較大，且需大量人力物力，并且 這種方法也只能定期巡測(cè)，周期較長，因 漏檢而發(fā)生故障的機(jī)率非常大。目前更新 換代后的手車開關(guān)柜內(nèi)部的斷路器、刀閘 和動(dòng)靜觸頭等設(shè)備的位置隱蔽，紅外線測(cè) 溫儀已無法進(jìn)行人工巡査測(cè)溫。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓連接點(diǎn)溫度變化是非常必要的。

1 實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)概述

  紅外線實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系 統(tǒng)不但可以節(jié)省大量的人力、物力，與示 溫蠟片、紅外測(cè)溫相比，系統(tǒng)還具有測(cè)溫 精度高，響應(yīng)速度快，體積小，易安裝, 組網(wǎng)靈活、實(shí)時(shí)在線，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 是傳統(tǒng)測(cè)溫方式的一次革命。

1.1實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的組成及功能

1.1.1無線溫度傳感器

  在各測(cè)溫點(diǎn)放置一個(gè)無線溫度測(cè)量 和發(fā)送裝置，即無線溫度傳感器。無線溫 度傳感器由控制單元，無線數(shù)據(jù)傳輸和溫 度測(cè)量三部分組成。測(cè)量溫度后，將溫度 數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測(cè)溫通訊終端。 每個(gè)無線溫度傳感器具有的ID編號(hào), 現(xiàn)場(chǎng)安裝使用時(shí)每個(gè)傳感器的安裝地點(diǎn)與 ID編號(hào)一一對(duì)應(yīng)一起存入溫度監(jiān)測(cè)工作站 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中。

1.1.2測(cè)溫通信終端

  負(fù)責(zé)接收各無線溫度傳感器測(cè)量和發(fā) 送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過總線連接，響應(yīng) 管理軟件命令把測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)上傳到管理計(jì)算 機(jī)。一個(gè)測(cè)溫通訊終端能夠接收到多個(gè)傳 感器發(fā)出的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，為了保證終端 的響應(yīng)速度，規(guī)定一個(gè)終端多接收管理 100個(gè)探頭。每個(gè)終端所管理的探頭的ID號(hào)， 在工程實(shí)施時(shí)，通過配置軟件下載到 終端中。

1.1.3溫度監(jiān)測(cè)工作站

  配電室內(nèi)設(shè)立一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)工作站， 主要是一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)經(jīng)RS485 通信接口轉(zhuǎn)換器與各測(cè)溫通訊終端連接。

  溫度監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)從測(cè)溫通訊終端采集 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中作 長期保存，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲 線，并進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱、或 急劇升溫到設(shè)置報(bào)警溫度立即報(bào)警。

1.2實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的安裝

1.2.1系統(tǒng)配置

  結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)中置式或固定式高壓開關(guān)柜 各連接點(diǎn)要求，以KYN27B—12Z中置式開 關(guān)柜為例，每面開關(guān)柜內(nèi)需安裝9個(gè)點(diǎn)，即 手車式斷路器上口三相、斷路器下口三相 與電纜進(jìn)線(或出線)電纜終端頭連接處 三相，根據(jù)安裝測(cè)溫點(diǎn)的總數(shù)量，相應(yīng)配備 測(cè)溫通訊終端。(100個(gè)測(cè)溫點(diǎn)配備1個(gè)測(cè) 溫終端)

1.2.2支持光纖遠(yuǎn)傳功能

  系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行正常后，利用光纖遠(yuǎn)傳技 術(shù)，可將工作站內(nèi)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)溫度信號(hào)輸送到 其它配電室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測(cè).

1.3實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的 優(yōu)點(diǎn)

  系統(tǒng)前端采用無線溫度傳感器，無 線溫度傳感器可快捷方便地安裝在高壓帶 電體被測(cè)接點(diǎn)上，準(zhǔn)確地跟蹤發(fā)熱接點(diǎn)的 溫度變化；

  ⑵利用射頻技術(shù)傳遞溫度信息，實(shí)現(xiàn) 了采集器和被采集點(diǎn)等電位，安全可靠。

  (3)機(jī)柜終端可準(zhǔn)確地報(bào)告運(yùn)行中所有 被測(cè)高壓設(shè)備易發(fā)熱部件溫升，為設(shè)備安 全運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；

  ⑷系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過監(jiān)控中心人機(jī)界面將 地理分布圖，接點(diǎn)溫度運(yùn)行參數(shù)，預(yù)告警 信息、歷史參數(shù)等通過圖形、表格、曲線、 棒圖等形式直觀顯示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，消 除隱患，限度的減少事故。

  (5)與傳統(tǒng)示溫蠟片、紅外測(cè)溫相比， 系統(tǒng)具有測(cè)溫精度高，響應(yīng)速度快，體積小， 易安裝，組網(wǎng)靈活、實(shí)時(shí)在線，抗干擾性 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，相比之下光纖測(cè)溫技術(shù)則光纖 易折、易斷、不耐高溫，積累灰塵后易使 絕緣性降低導(dǎo)致爬電事故，并且柜內(nèi)布線 難度大，工程施工不靈活等。

2 實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用效果

  (1)系統(tǒng)正常投運(yùn)后,高壓配電室巡檢 人員不再使用紅外線測(cè)溫儀人工測(cè)溫，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了人身安全性，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  (2)開關(guān)柜內(nèi)實(shí)際溫度的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，為故障定位獲得手運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，減少或杜絕了發(fā)熱引起的電力事故的發(fā)生。

  (3)為高壓開關(guān)柜的檢修緊固提供可靠數(shù)據(jù)，保障了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性.

  (4)實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng) 的應(yīng)用解決了中置式、固定式密封高壓開關(guān)柜內(nèi)部各連接點(diǎn)溫度無法檢測(cè)難題，滿足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3 安科瑞無線測(cè)溫系統(tǒng)介紹

  安科瑞無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測(cè)溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和專家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗(yàn)，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計(jì)思想，結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計(jì)的一款專業(yè)的無線測(cè)溫軟件。

3.1 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通信（如圖1），系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能。可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

  Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強(qiáng)，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機(jī)界面，方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)軟件工程的設(shè)計(jì)規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

圖1 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 Acrel-2000T無線測(cè)溫系統(tǒng)功能

■實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

  Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控軟件人機(jī)界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測(cè)溫節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)及有關(guān)故障、告警等信息

■溫度查詢

  溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運(yùn)行報(bào)表

  查詢各回路設(shè)備運(yùn)行溫度報(bào)表.

■實(shí)時(shí)報(bào)警

  壁掛式無線測(cè)溫監(jiān)控設(shè)備具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

■設(shè)備提供以下凡種告式：

  a.彈岀事件報(bào)驚窗口.

  b.實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

  C.短信吿警，可以向發(fā)送吿警信息短信（需選）.

■歷史告警査詢

  Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

■用戶權(quán)限管理

  Acrel-2000T無線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

■定值設(shè)置

  用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

  展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息， 設(shè)備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場(chǎng)站的變壓器數(shù)量、回路個(gè)數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測(cè)各個(gè)回路的測(cè)點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

  接線圖頁面通過一次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數(shù)變化，包括測(cè)量量、信號(hào)量等信息（信號(hào)量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。

  能耗統(tǒng)計(jì)頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢(shì)曲線，電能環(huán)比，用電排名。

  運(yùn)維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測(cè)接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

■手機(jī)APP（可選）

  設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫 度數(shù)據(jù)以及曲線。

3.3 安科瑞ARTM系列無線測(cè)溫終端產(chǎn)品選型

  安科瑞電氣接點(diǎn)無線測(cè)溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測(cè)溫終端或無線測(cè)溫系統(tǒng)（如圖2）。

圖2 電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

  無線溫度傳感器共有5種，分別對(duì)應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對(duì)不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

3.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

  無線測(cè)溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號(hào)進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

3.3.3 安科瑞顯示終端

  顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺(tái)系統(tǒng)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

4 結(jié)語

  實(shí)時(shí)在線無線溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用 效果很好，對(duì)處于高電壓、大電流的環(huán)境 中高壓開關(guān)柜及電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測(cè) 溫監(jiān)測(cè)，因該技術(shù)是無線數(shù)據(jù)傳輸.無需 考慮爬距，避免了污閃與高壓絕緣降低等 問題，且人機(jī)界面友好，初步實(shí)現(xiàn)了高搓 開關(guān)柜的智能化管理，具有較好的應(yīng)用前 景和推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)  2019.11版