淺談無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)在冶煉廠供配電的應用設計

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)運行穩(wěn)定性與電氣元器件連接點溫度密切相關，通過與傳統(tǒng)測溫方法對比，實時在線無線溫度監(jiān)測解決 了密封高壓開關柜內部各連接點溫度無法檢測的難題，滿足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，降低了勞動強度，提高了人身安全 性。利用射頻技術傳遞溫度信息，避免了堆積灰塵后易使絕緣性降低導致爬電事故的發(fā)生，安全可靠。

關鍵詞：實時在線；無線；溫度；監(jiān)測

  隨著高爐強冶煉的不斷推進，對高壓 供配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性有了更高要求。 而且，鋼鐵行業(yè)的激烈競爭，為實現(xiàn)更好、 更高的經(jīng)濟效益，減員增效勢在必行。冶 金行業(yè)的高壓供配電網(wǎng)絡中眾多高壓電氣 本身和設備之間的連接點是電力輸送薄 弱環(huán)節(jié)。隨著負荷的增大及長時間運行的 振動與灰塵污染，導致連接點發(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 時間，*能做到及早發(fā)現(xiàn)異常進行預防， 減少或杜絕電力事故的發(fā)生。目前國內對 電氣設備高壓連接點的溫升測量普遍使用 的方法為示溫蠟片或定期用紅外線測溫儀 逐點測溫。示溫蠟片顯然落后，而用紅外 測溫儀逐點測溫的方法有很多弊端，易導 致與高壓帶電體近距離接觸威脅人身安全，測量誤差較大，且需大量人力物力，并且 這種方法也只能定期巡測，周期較長，因 漏檢而發(fā)生故障的機率非常大。目前更新 換代后的手車開關柜內部的斷路器、刀閘 和動靜觸頭等設備的位置隱蔽，紅外線測 溫儀已無法進行人工巡査測溫。因此實時監(jiān)測高壓連接點溫度變化是非常必要的。

1 實時在線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)概述

  紅外線實時在線無線溫度監(jiān)測預警系 統(tǒng)不但可以節(jié)省大量的人力、物力，與示 溫蠟片、紅外測溫相比，系統(tǒng)還具有測溫 精度高，響應速度快，體積小，易安裝, 組網(wǎng)靈活、實時在線，抗干擾性強等優(yōu)點， 是傳統(tǒng)測溫方式的一次革命。

1.1實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)的組成及功能

1.1.1無線溫度傳感器

  在各測溫點放置一個無線溫度測量 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 度測量三部分組成。測量溫度后，將溫度 數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。 每個無線溫度傳感器具有的ID編號, 現(xiàn)場安裝使用時每個傳感器的安裝地點與 ID編號一一對應一起存入溫度監(jiān)測工作站 計算機數(shù)據(jù)庫中。

1.1.2測溫通信終端

  負責接收各無線溫度傳感器測量和發(fā) 送出的溫度數(shù)據(jù)，并通過總線連接，響應 管理軟件命令把測溫數(shù)據(jù)上傳到管理計算 機。一個測溫通訊終端能夠接收到多個傳 感器發(fā)出的溫度測量數(shù)據(jù)，為了保證終端 的響應速度，規(guī)定一個終端多接收管理 100個探頭。每個終端所管理的探頭的ID號， 在工程實施時，通過配置軟件下載到 終端中。

1.1.3溫度監(jiān)測工作站

  配電室內設立一個溫度監(jiān)測工作站， 主要是一臺PC計算機，該計算機經(jīng)RS485 通信接口轉換器與各測溫通訊終端連接。

  溫度監(jiān)測計算機從測溫通訊終端采集 各監(jiān)測點的運行溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中作 長期保存，實時顯示監(jiān)測點的溫度變化曲 線，并進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱、或 急劇升溫到設置報警溫度立即報警。

1.2實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)的安裝

1.2.1系統(tǒng)配置

  結合現(xiàn)場中置式或固定式高壓開關柜 各連接點要求，以KYN27B—12Z中置式開 關柜為例，每面開關柜內需安裝9個點，即 手車式斷路器上口三相、斷路器下口三相 與電纜進線(或出線)電纜終端頭連接處 三相，根據(jù)安裝測溫點的總數(shù)量，相應配備 測溫通訊終端。(100個測溫點配備1個測 溫終端)

1.2.2支持光纖遠傳功能

  系統(tǒng)調試運行正常后，利用光纖遠傳技 術，可將工作站內系統(tǒng)測點溫度信號輸送到 其它配電室，實現(xiàn)遠程實時在線溫度監(jiān)測.

1.3實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)的 優(yōu)點

  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 電體被測接點上，準確地跟蹤發(fā)熱接點的 溫度變化；

  ⑵利用射頻技術傳遞溫度信息，實現(xiàn) 了采集器和被采集點等電位，安全可靠。

  (3)機柜終端可準確地報告運行中所有 被測高壓設備易發(fā)熱部件溫升，為設備安 全運行提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；

  ⑷系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過監(jiān)控中心人機界面將 地理分布圖，接點溫度運行參數(shù)，預告警 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、紅外測溫相比， 系統(tǒng)具有測溫精度高，響應速度快，體積小， 易安裝，組網(wǎng)靈活、實時在線，抗干擾性 強等優(yōu)點，相比之下光纖測溫技術則光纖 易折、易斷、不耐高溫，積累灰塵后易使 絕緣性降低導致爬電事故，并且柜內布線 難度大，工程施工不靈活等。

2 實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用效果

  (1)系統(tǒng)正常投運后,高壓配電室巡檢 人員不再使用紅外線測溫儀人工測溫，降低了勞動強度，提高了人身安全性，產生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

  (2)開關柜內實際溫度的實時在線檢測，為故障定位獲得手運行數(shù)據(jù)，便于及時發(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)為高壓開關柜的檢修緊固提供可靠數(shù)據(jù)，保障了電力供應的穩(wěn)定性.

  (4)實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng) 的應用解決了中置式、固定式密封高壓開關柜內部各連接點溫度無法檢測難題，滿足了供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，達到了預期目標。

3 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹

  安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和專家意見的基礎上,充分吸收當前國內外廠家的成功案例，并結合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術而設計的一款專業(yè)的無線測溫軟件。

3.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結構

  Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通信（如圖1），系統(tǒng)設計遵循標準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無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能。可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

  Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統(tǒng)具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統(tǒng)的設計依據(jù)軟件工程的設計規(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無線測溫系統(tǒng)結構圖

3.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

■實時監(jiān)測

  Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)及有關故障、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）

■運行報表

  查詢各回路設備運行溫度報表.

■實時報警

  壁掛式無線測溫監(jiān)控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出告警。

■設備提供以下凡種告式：

  a.彈岀事件報驚窗口.

  b.實時語音報警功能，能夠對所有事件發(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無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠對所有吿警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

■用戶權限管理

  Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。

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

■定值設置

  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)測點位數(shù)量等概況信息， 設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

  實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

  接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。

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

  運維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設備的通信狀態(tài)。

■手機APP（可選）

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

3.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產品選型

  安科瑞電氣接點無線測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觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖2）。

圖2 電氣接點在線測溫結構圖

3.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

  無線溫度傳感器共有5種，分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，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)不同的傳感器型號進行匹配，同時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。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。

4 結語

  實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)應用 效果很好，對處于高電壓、大電流的環(huán)境 中高壓開關柜及電氣設備實現(xiàn)實時在線測 溫監(jiān)測，因該技術是無線數(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，且人機界面友好，初步實現(xiàn)了高搓 開關柜的智能化管理，具有較好的應用前 景和推廣價值。

【參考文獻】

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[2]邵曉明,劉漢濤,趙玉華.實時在線無線溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)在煉鐵廠高壓供配電系統(tǒng)的應用

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊  2019.11版