安科瑞 鮑靜君

　　摘要：介紹了寧波鋼鐵余能發(fā)電廠無線測溫技術(shù)在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。在國家要求各大企業(yè)大力推進(jìn)智慧工廠＆工業(yè)4.0物聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境條件下，為提高工廠設(shè)備的智能化水平，該廠在高壓電氣設(shè)備上加裝無線測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)為電廠長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障，同時也節(jié)省了勞動力，體現(xiàn)其先進(jìn)性和必要性。

　　關(guān)鍵詞：智慧工廠 無線測溫 供電系統(tǒng)

　　1前言

　　在各國都大力推進(jìn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的今天，我國工信部也及時推出了智慧工廠的概念，目的是要在工業(yè)領(lǐng)域大力推進(jìn)先進(jìn)的自動化傳感技術(shù)在裝置上的應(yīng)用，大大提高工廠的生產(chǎn)率。因此對重要電氣設(shè)備加裝無線測溫系統(tǒng)可作為今后電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的一種重要手段。

　　2現(xiàn)狀分析

　　2.1電氣設(shè)備測溫的必要性

　　電力系統(tǒng)的發(fā)展將向高電壓、大容量發(fā)展，設(shè)備的輸送能力的不斷增加，電氣設(shè)備的溫升困擾電廠運(yùn)行的問題將會突顯。設(shè)備溫度是現(xiàn)代電網(wǎng)表征一次輸電設(shè)備運(yùn)行正常的一個重要參數(shù)，尤其是一次設(shè)備的開斷點(diǎn)和接觸點(diǎn)，其材料受環(huán)境污染、長期運(yùn)行、超載運(yùn)行、觸點(diǎn)氧化、電弧沖擊等原因影響在運(yùn)行時會發(fā)熱，引起溫度不斷上升，給設(shè)備安全運(yùn)行埋下了隱患。電力設(shè)備過熱的原因是多方面的，僅僅監(jiān)視電流不能準(zhǔn)確反映設(shè)備是否超溫，因?yàn)闇囟仁歉鞣N因素影響的綜合反映。電力設(shè)備導(dǎo)電連接處、插接處的電接觸狀況不良是引起該處溫度過高的重要原因，即使在正常電流下也會超過允許溫度。因此電氣設(shè)備溫度的有效監(jiān)測十分必要。

　　2.2傳統(tǒng)測溫手段分析

　　2.2.1紅外測溫方式紅外測溫存在精度低、對溫度變化不敏感、易受光干擾和適用場合局限較大、只能人工操作的問題，而且紅外波不能穿過金屬和墻壁，故只能對設(shè)備表面看得見的地方溫度監(jiān)測，對設(shè)備內(nèi)部或者死角監(jiān)測不到。紅外成像儀和紅外點(diǎn)溫槍無法用來測量封閉運(yùn)行的中高壓開關(guān)柜和其它電氣設(shè)備內(nèi)部溫度。

　　2.2.2光纖測溫方式光纖測溫可以用來測開關(guān)柜內(nèi)部溫度，但存在成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、安裝困難，須外加激光源的問題，因此很難推廣。且怕水，不耐磨，經(jīng)常拉斷，價格偏貴，故很少使用。

　　2.2.3測溫貼片方式因?yàn)楦邏弘姎忾_關(guān)柜運(yùn)行時不能打開柜門，只能通過觀察測溫貼片變色深淺大致判斷發(fā)熱點(diǎn)溫度情況，對于重要的封閉的觸頭溫度無法直觀量化，只能現(xiàn)場確認(rèn)和判斷。

　　3無線測溫技術(shù)分析

　　3.1系統(tǒng)組成及功能介紹

　　通過無線溫度傳感器的單片微處理器控制將被測設(shè)備溫度的無線信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過無線發(fā)射接收模塊傳遞至無線接收儀，微處理器將采集到的溫度信息，通過存儲芯片送LCD顯示器顯示，然后將數(shù)據(jù)通過RS485或光纖，用Modbus開放協(xié)議上傳到上位機(jī)或接入其它自動化管理系統(tǒng)。無線測溫系統(tǒng)由三部分組成:溫度傳感器、溫度接收儀、后臺系統(tǒng)。

　　其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下:

3.2測溫傳感器原理及功能

　　無線測溫傳感器采用CT取電，CT取電原理上沒有傳統(tǒng)電池供電的缺點(diǎn)，也無需任何外部電源接線，因此采用CT取電的無源無線溫度傳感器更適用于電力系統(tǒng)。首先，取電線圈通過感應(yīng)磁芯感應(yīng)出線路中的電流，通過I/V轉(zhuǎn)換電路，將電流轉(zhuǎn)換為電壓，當(dāng)電壓超過一定值時，電路中的過壓保護(hù)電路產(chǎn)生作用，將電高電壓限定在一定值范圍，再通過后級的穩(wěn)壓電路，給CPU和無線射頻模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。前端溫度探頭直接和監(jiān)測點(diǎn)接觸進(jìn)行感溫，探頭的輸出經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換部分，將溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸出到MCU，MCU將該溫度信號通過射頻單元電路發(fā)送到無線溫度接收儀。測溫傳感器采用433MHz無線頻段通訊技術(shù)傳輸溫度信號，測溫傳感器與接收主機(jī)為無線通訊不需要任何接線確保任何絕緣安全問題。

　　由于每個傳感器安裝位置不同，報警閥值也不相同，可單獨(dú)設(shè)置每個傳感器的報警溫度值。在測量時間間隔內(nèi)溫度超過閥值可主動啟動發(fā)射上傳，可單獨(dú)設(shè)置每只的報警溫度值;根據(jù)溫度變化，溫度變化≤2℃時，5分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)，溫度變化≥2℃時，1分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)。

　　表1A-09-1型阿米特?zé)o線無源式溫度傳感器技術(shù)參數(shù)

3.3無線溫度接收儀

　　無線溫度接收儀可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，安裝在開關(guān)室或控制室內(nèi)。主要工作原理為:交直流電源經(jīng)過防雷保護(hù)電路，經(jīng)過AC/DC電源電路轉(zhuǎn)換后給設(shè)備提供電源;MCU經(jīng)過射頻部分電路實(shí)時接收傳感器數(shù)據(jù)或者對各傳感器系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，接收的溫度數(shù)據(jù)保存在存儲芯片中，通過液晶屏進(jìn)行顯示，并通過RS485、以太網(wǎng)等通信接口(如為光纖通信需經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

　　換)傳輸至服務(wù)器的系統(tǒng)軟件。

　　表2A-09-240型阿米特?zé)o線溫度接收儀技術(shù)參數(shù)

3.4后臺功能

　　通過RS485、以太網(wǎng)等通信接口將采樣數(shù)據(jù)集成至溫度檢測預(yù)警工作站。溫度檢測預(yù)警工作站:溫度數(shù)據(jù)發(fā)送時間間隔（1分鐘－24小時）和溫度報警閥值可由上位機(jī)軟件設(shè)定，上位機(jī)直接發(fā)下行命令給溫度接收儀，溫度接收儀以無線方式直接設(shè)定和更改溫度傳感器測量時間間隔和報警值，實(shí)現(xiàn)雙向智能化。溫度檢測計算機(jī)從測溫通訊終端采集各監(jiān)測點(diǎn)的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時顯示監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，具備查詢歷史曲線以圖形化的方式反映狀態(tài)量的變化情況。

　　4無線測溫系統(tǒng)在余能發(fā)電廠10kV高壓柜及廠用變壓器上的應(yīng)用

　　4.1余能發(fā)電廠10kV供電系統(tǒng)

　　我廠10kV供電系統(tǒng)為單母線分段接線運(yùn)行方式，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前廠用電負(fù)載由燒結(jié)變電所開關(guān)出線提供啟備電源。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后由快切裝置進(jìn)行備用和工作段的電源無擾切換，將電源轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)供電。10kV負(fù)載主要為電廠各類輔機(jī)，如水泵、風(fēng)機(jī)、廠變。

　　4.2當(dāng)前高壓開關(guān)柜和廠用變壓器溫度監(jiān)視存在的問題分析

　　4.2.1高壓開關(guān)設(shè)備

　　余能發(fā)電廠高壓開關(guān)柜都是封閉式結(jié)構(gòu)，還帶防誤閉鎖。運(yùn)行時不能打開遮擋紅外檢測的門或蓋板進(jìn)行紅外檢測。目前高壓開關(guān)柜內(nèi)電纜出線端只能借助測溫貼片的變色進(jìn)行人工判斷，而設(shè)備內(nèi)部母排溫度則無法進(jìn)行檢測。設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)電的接頭和插頭在運(yùn)行、動作過程會因磨損、機(jī)械操作和短路電動力引起機(jī)械振動等原因使接觸電阻增加，引起溫度升高，為設(shè)備安全運(yùn)行埋下隱患。據(jù)不*統(tǒng)計全公司高壓開關(guān)故障頻繁的部位在開關(guān)設(shè)備手車觸頭和進(jìn)出線端電纜連接處。

　　4.2.2變壓器的低壓出線端

　　我廠兩臺10kV/400V，630KVA容量高壓干式電力變壓器，其二次側(cè)電壓為400V等級。運(yùn)行過程中電流大是威脅設(shè)備安全運(yùn)行的主要因數(shù)，對其二次繞組的溫度監(jiān)測，以前通過測溫貼片的變色來進(jìn)行人工判斷。這種離線式的人工監(jiān)視顯然是不可靠的。在《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》中第5.1.4條變壓器日常檢查內(nèi)容中規(guī)定，其引線接頭、電纜、母線應(yīng)無發(fā)熱

　　跡象。由于巡查工作量大，容易被忽視，造成事故。綜上所述，高壓開關(guān)和廠用變壓器作為電能傳輸?shù)闹匾O(shè)備，對其運(yùn)行時的溫度監(jiān)視顯得尤為重要，所以對其加裝無線測溫系統(tǒng)是十分必要的。

　　4.2.3余能發(fā)電廠測量點(diǎn)位置選擇

　　在10kV送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、凝結(jié)水泵、閉式水泵、循環(huán)水泵高壓開關(guān)柜饋出電纜接頭處和廠用變壓器低壓母排側(cè)安裝A-09-1型無線測溫傳感器，在10kV配電室內(nèi)安裝一塊A-09-240型接收儀。后臺系統(tǒng)采用與DCS數(shù)據(jù)集成得方式實(shí)現(xiàn)。

　　5測量信息與DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成

　　通過加裝的無線測溫傳感器將現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)采集到接收儀，再使用MODBUS協(xié)議經(jīng)485串口通訊至電廠OVATIONDCS系統(tǒng)的LC卡處。在進(jìn)行通訊前，需對串口通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)清單、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)類型、小數(shù)點(diǎn)及幾位小數(shù)等進(jìn)行校核。完成通訊后，將采集的溫度信號放置在余能發(fā)電廠10kV系統(tǒng)中并可與系統(tǒng)中電流，工藝參數(shù)等進(jìn)行交叉歷史查詢，亦可在程序中設(shè)置溫升速率及閾值等保護(hù)預(yù)警功能。未來可根據(jù)電氣設(shè)備異常時的溫度特點(diǎn)，引入模型化或智能化算法進(jìn)行更有效的設(shè)備管理。

　　6安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測溫產(chǎn)品介紹

　　6.1系統(tǒng)介紹

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)，是我司根據(jù)電力設(shè)備安全性的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的新一代無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有超溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題，去掉隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為電力設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行提供了全新的解決方案。

　　6.2結(jié)構(gòu)圖

6.3主要功能

　　數(shù)據(jù)采集與處理（模擬量、開關(guān)量、電度、SOE、定值）

　　控制操作（斷路器、隔離開關(guān)、分接頭、復(fù)歸）

　　報警及處理功能（設(shè)備狀態(tài)異?；蚬收?、測量值越限，聲音、顏色、閃爍）

　　事件順序記錄SOE（分合閘記錄、保護(hù)及自動裝置的動作順序記錄）

　　遠(yuǎn)動功能（為調(diào)度中心提供相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)）

　　時鐘同步（北斗GPS納秒級，滿足間隔層子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時鐘誤差不大于1ms）

　　人機(jī)聯(lián)系與運(yùn)行管理（控制、查看、數(shù)據(jù)庫定義修改、報警確認(rèn)、二次開發(fā)、事故記錄檢索、在線設(shè)備管理）

　　與其他設(shè)備接口（微機(jī)保護(hù)、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調(diào)度）

　　6.4軟件功能

6.5測溫產(chǎn)品介紹

　　溫度傳感器

　　a.電池供電型無線溫度傳感器

　　安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

　　目前安科瑞無線溫度傳感器有三款：

b.CT感應(yīng)取電無線溫度傳感器

　　安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

　　目前無線溫度傳感器有兩款：

接收/顯示單元

　　a.接收單元

b.顯示單元

　　7總結(jié)

　　通過對余能發(fā)電廠供電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜出線電纜接頭處和變壓器二次側(cè)母排加裝無線測溫系統(tǒng)，使電氣維護(hù)的管理水平上了一個臺階。建立了針對開關(guān)柜和變壓器的智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，使得以前需要人工重點(diǎn)巡檢的部位變成由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的測溫傳感器實(shí)現(xiàn)自動化的智能監(jiān)測。還建立了針對開關(guān)柜和變壓器電纜接頭的數(shù)字化管理檔案，提高了裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性，為今后的狀態(tài)檢修提供了充足可靠的保障。