淺談無(wú)線(xiàn)測溫裝置在低壓大電流斷路器上的應用

摘要：論述無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在低壓大電流斷路器上的應用，通過(guò)安裝無(wú)線(xiàn)測溫預警系統解決了大電流設備故障給電廠(chǎng)安全生產(chǎn)帶來(lái)的困擾，對保障電廠(chǎng)安全運行具有重要作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫  低壓電器  大電流斷路器

0引言

在電廠(chǎng)中，低壓大電流供電設備隨處可見(jiàn)，在長(cháng)期運行過(guò)程中這些設備的斷路器觸頭及斷路器與母線(xiàn)之間的連接插接件等部位會(huì )因為低壓母線(xiàn)表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動(dòng)、斷路器插接件老化及制造、運輸、安裝不良等問(wèn)題引起接觸電阻過(guò)大，造成設備過(guò)熱。如果無(wú)法監測這些發(fā)熱部位的溫度，使其得不到及時(shí)檢修，那么發(fā)熱情況將進(jìn)一步惡化，可能導致斷路器爆炸、起火，燒毀開(kāi)關(guān)柜，引發(fā)惡性事故，從而造成重大經(jīng)濟損失。及時(shí)測量母線(xiàn)接頭與斷路器插接件觸點(diǎn)溫度，為采取有效措施提供準確信息，將是電廠(chǎng)實(shí)現長(cháng)周期安全運行的重要保障。

洪江電廠(chǎng)安裝有6臺單機45MW的燈泡貫流式機組，總裝機容量為270MW，投產(chǎn)時(shí)為國內單機容量燈泡貫流式機組。電廠(chǎng)廠(chǎng)用電壓為400V，原廠(chǎng)用400V低壓斷路器柜為河南新鄉豫北電器廠(chǎng)生產(chǎn)的低壓GCY型組合抽出式開(kāi)關(guān)柜，目已運行13年。隨著(zhù)運行年限的延長(cháng)，設備不斷老化，近年來(lái)頻繁出現斷路器插接件與母線(xiàn)接觸不良，大負荷時(shí)發(fā)熱導致斷路器插接件燒焦變形等情況。此電廠(chǎng)無(wú)專(zhuān)門(mén)400V大電流斷路器測溫設備，以上缺陷均是通過(guò)每天3次的人工測溫發(fā)現的，由于不是24小時(shí)不間斷監測，因此這些缺陷的發(fā)現均有一定滯后時(shí)間。另外，檢測點(diǎn)多，檢測位置復雜，人工測溫費時(shí)費力，甚至還威脅測溫人員人身安全。

2014年下半年，洪江電廠(chǎng)決定對公用廠(chǎng)用400V低壓系統進(jìn)行改造。為提高設備自動(dòng)化水平，實(shí)現24小時(shí)不間斷在線(xiàn)監測，自動(dòng)報警，同時(shí)減少人工測溫工作量，防范人工巡查測溫時(shí)存在的觸電安全風(fēng)險等因素，采用了“溫度在線(xiàn)監測裝置＋無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)”，以實(shí)現廠(chǎng)用400V低壓系統溫度實(shí)時(shí)監測。

1無(wú)線(xiàn)測溫系統構成及安裝位置

1.1無(wú)線(xiàn)測溫系統總體介紹

無(wú)線(xiàn)測溫系統整體上分為采集層、收集層和監測層。采集層由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器組成；收集層為就地集中顯示裝置，通過(guò)無(wú)線(xiàn)和采集層連接，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或光纖和監測層連接；監測層為測溫后臺，可選擇10/100M局域網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò )等通信方式聯(lián)網(wǎng)。系統對采集的數據進(jìn)行管理，并定時(shí)存儲到數據庫，根據用戶(hù)要求對實(shí)時(shí)數據庫中的信息進(jìn)行記錄，形成歷史數據庫，能提供分、時(shí)、日曲線(xiàn)顯示，報表打印，超溫記錄，并及時(shí)發(fā)出報警信號；支持數據共享，提供給第三方讀取測溫數據，將測溫數據放入綜合管理平臺中。系統框圖如圖１所示。

圖1系統框架

1.2無(wú)線(xiàn)測溫系統主要設備

（1）無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。在每個(gè)需要監測溫度的節點(diǎn)上安裝一個(gè)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。該傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)測量所在節點(diǎn)的溫度，并發(fā)送給集中顯示裝置。

（2）集中顯示裝置。自動(dòng)收集并顯示無(wú)線(xiàn)溫度傳感器發(fā)送的溫度數據，并在收到測溫后臺的讀取命令后把收到的數據上傳測溫后臺。

（3）測溫后臺。測溫后臺為一臺工控計算機，用來(lái)定時(shí)讀取和存儲從集中顯示裝置中收集的溫度數據。

1.3無(wú)線(xiàn)溫度傳感器安裝位置的選擇

對于低壓抽屜式配電柜，無(wú)線(xiàn)溫度傳感器安裝在動(dòng)觸頭。安裝非常方便，只需將傳感器固定在接線(xiàn)端子上即可，如圖2圖3所示。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器殼體材質(zhì)為德國進(jìn)口巴斯夫BASFPA66-GF，和ABB抽屜安裝動(dòng)觸頭的塑料件材質(zhì)一致。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器將采集的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳輸送到集中顯示裝置并就地顯示。每個(gè)抽屜柜內安裝一組無(wú)線(xiàn)溫度傳感器（A、B、C相共3個(gè)傳感器）。

圖2動(dòng)觸頭檢測點(diǎn)

圖3傳感器與觸頭安裝位置圖

2無(wú)線(xiàn)測溫系統主要功能

2.1無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

（1）每個(gè)溫度探頭具的ID號，實(shí)際安裝使用時(shí)需要記錄每個(gè)無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的安裝地點(diǎn)，并與編號一起存入測溫后臺數據庫及集中顯示裝置中。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)發(fā)射一次監測點(diǎn)的溫度數據，由集中顯示裝置收集并記錄所在區域的溫度數據并通過(guò)光纖傳輸至測溫后臺，發(fā)現異常立即報警，避免了人工測溫方法存在的滯后、工作量大、不安全等問(wèn)題，非常適合具有大量監測點(diǎn)的電廠(chǎng)，提高了電廠(chǎng)的自動(dòng)化程度，減輕了人工測溫時(shí)的繁瑣工作。

（2）無(wú)線(xiàn)溫度數據傳輸。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器與測溫終端之間的無(wú)線(xiàn)連接，既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電廠(chǎng)安全運行的影響，使系統的安全性、靈活性得到極大提高。無(wú)線(xiàn)通信選擇工作于ISM工作頻率，對人體無(wú)傷害，對周?chē)O備無(wú)電磁干擾，符合FCC標準和國家無(wú)線(xiàn)管理規定。

（3）無(wú)線(xiàn)溫度傳感器技術(shù)指標。①測量溫度范圍為-40-+125℃。②測量精度：0-80℃精度誤差為±1℃，80-150℃精度誤差為±2℃。③探頭使用壽命為5-8年。④傳感器絕緣強度為AC2KV1min。⑤阻燃性能：無(wú)線(xiàn)溫度傳感器250℃耐高溫、絕緣阻燃型。⑥外觀(guān)尺寸：傳感器盒部分為80mm（長(cháng)）×40.5mm（寬）×14.8mm（高），電池盒部分為68.5mm（長(cháng)）×23mm（寬）×22mm（高）。⑦工作頻率為2.4GHZ～433MHZ。⑧傳輸距離為250m（無(wú)阻擋）。

2.2集中顯示裝置

（1）集中顯示裝置功能特點(diǎn)。①采用無(wú)線(xiàn)傳輸，既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電廠(chǎng)安全運行的影響，使系統的安全性、靈活性得到極大提高，并在高溫高濕環(huán)境下具有*的長(cháng)期穩定性。②可擴展性，每個(gè)測溫接收通信終端接收容量為100個(gè)測溫回路（每回路包含3個(gè)測溫傳感器），給以后擴容留有足夠空間，而無(wú)需增加新的接收裝置。③儀表內部具有EEPROM，設定參數掉電不丟失；具有Watchdog芯片，程序跑飛自動(dòng)復位；具有RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘；具有以太網(wǎng)接口。④測量數值由高亮度TFT液晶顯示屏直接顯示；報警溫度設定值直接在面板上設定。⑤自動(dòng)檢測傳感器，無(wú)傳感器信號時(shí)自動(dòng)關(guān)閉受控元件。⑥安裝方便，可安裝在開(kāi)關(guān)柜上，也可固定在墻壁或其它物體上。⑦抗干擾能力強，能準確識別和接收探頭發(fā)出的溫度信號，而不受其它設備的影響。

（2）集中顯示裝置技術(shù)指標。①接入測溫點(diǎn)數為每臺接入100回路（每回路包含3個(gè)測溫傳感器）。②通信方式為RS485接口（光電隔離）1個(gè)、433M無(wú)線(xiàn)接口1個(gè)、網(wǎng)絡(luò )接口1個(gè)，通信協(xié)議為Modbus-tcp，同一間配電室內（無(wú)墻壁阻擋）300m可有效接收。④接收間隔時(shí)間為1s。⑤IO端口容量為2路繼電器輸出（報警、預警輸出）。⑥工作電源為AC/DC220V，功耗不大于10W，工作溫度為-20～85℃。⑦事件記錄為循環(huán)記錄報警事件。⑧溫度門(mén)限為每個(gè)柜可單獨設置報警值和預警值。

2.3測溫后臺功能特點(diǎn)

測溫后臺為一臺工控計算機，測溫系統采用B/S結構，使用瀏覽器直接查看測溫點(diǎn)溫度，除需要安裝瀏覽器顯示插件外，并不需要額外安裝客戶(hù)端程序。

（1）能通過(guò)后臺實(shí)時(shí)、直觀(guān)地觀(guān)察開(kāi)關(guān)柜內斷路器一次插頭和電纜接頭等電氣接點(diǎn)運行溫度的變化情況。

（2）通過(guò)接收到的所有現場(chǎng)檢測數據，能自動(dòng)生成開(kāi)關(guān)柜內一次插頭和電纜接頭時(shí)間段的溫度變化趨勢、歷史事件統計，及需要的曲線(xiàn)圖和圖表。

（3）報警溫度可根據用戶(hù)的實(shí)際情況自行設定，對到達預警值和報警值的監測點(diǎn)能彈出報警窗口，并語(yǔ)音提示報警。報警值的設置有以下幾種方式：預警溫度（超上限）、報警溫度（超上上限）、某點(diǎn)溫度超三相溫度差別大（橫向對比超限）、某點(diǎn)溫度突然變化（趨勢超限）。

（4）可保存溫度數據和報警溫度、時(shí)間等參數，實(shí)現歷史數據查詢(xún)。

3無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)點(diǎn)

（1）溫度傳感器采用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)發(fā)射數據，比傳統接線(xiàn)方式安全。采用傳統硬接線(xiàn)方式通信，不但接線(xiàn)復雜，而且會(huì )帶來(lái)干擾、高壓擊穿等危險。電廠(chǎng)選擇無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)采集斷路器溫度數據，可簡(jiǎn)化現場(chǎng)硬配線(xiàn)，提高系統安全性能。

（2）現地設置集中顯示裝置，每個(gè)測溫通道可單獨設置預警、告警定值，并帶干接點(diǎn)輸出。為了便于收集斷路器溫度，在各配電室安裝集中顯示裝置。該裝置具有超溫聲光報警、干接點(diǎn)報警、巡檢等功能，各組被測點(diǎn)的名稱(chēng)、溫度閥值可獨立設定，當檢測到的溫度超過(guò)設定閥值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出過(guò)溫報警信息，并能根據不同的報警狀態(tài)調整告警級別（預警和緊急告警），快速通知檢修人員及時(shí)處理故障。

（3）采用光纖傳輸，數據可靠。集中顯示裝置收集的溫度數據通過(guò)光纖傳輸至后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器采用Oracle數據庫，可保存設備5年以上的歷史數據，以報表、曲線(xiàn)圖、棒形圖等形式直觀(guān)地展示各測溫點(diǎn)的歷史數據及趨勢曲線(xiàn)。

（4）實(shí)現遠程服務(wù)器與計算機監控系統通信，方便上位機實(shí)時(shí)監控、查詢(xún)分析。通過(guò)開(kāi)發(fā)、配置后臺服務(wù)器與計算機監控系統通信，實(shí)現在計算機監控系統上位機實(shí)時(shí)監控、查詢(xún)分析功能。通過(guò)對比能及時(shí)掌握設備運行趨勢，發(fā)現隱患并處理，有效避免超溫導致電氣設備絕緣老化擊穿引發(fā)短路、燒毀的事故及開(kāi)關(guān)柜火災的發(fā)生。

4.安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹

4.1系統介紹

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統，是我司根據電力設備安全性的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的新一代無(wú)線(xiàn)測溫監控系統。本系統具有超溫告警等功能，可以幫助值班人員盡早發(fā)現問(wèn)題，消除隱患，確保電力系統的安全運行。為電力設備的安全、經(jīng)濟、可靠運行提供了全新的解決方案。

4.2結構圖

4.3主要功能

數據采集與處理（模擬量、開(kāi)關(guān)量、電度、SOE、定值）

控制操作（斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、分接頭、復歸）

報警及處理功能（設備狀態(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、保護及自動(dòng)裝置的動(dòng)作順序記錄）

遠動(dòng)功能（為調度中心提供相關(guān)運行數據和設備狀態(tài)）

時(shí)鐘同步（北斗GPS納秒級，滿(mǎn)足間隔層子系統標準時(shí)鐘誤差不大于1ms）

人機聯(lián)系與運行管理（控制、查看、數據庫定義修改、報警確認、二次開(kāi)發(fā)、事故記錄檢索、在線(xiàn)設備管理）

與其他設備接口（微機保護、電力儀表、直流屏、故障錄波儀、模擬屏、調度）

4.4軟件功能

4.5測溫產(chǎn)品介紹

溫度傳感器

a.電池供電型無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

目安科瑞無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有三款：

b.CT感應取電無(wú)線(xiàn)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(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。

目無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有兩款：

接收/顯示單元

a.接收單元

b.顯示單元

5.結束語(yǔ)

洪江電廠(chǎng)廠(chǎng)用400V低壓系統改造中，建成了一套400V低壓大電流斷路器無(wú)線(xiàn)測溫系統，實(shí)現了對洪江電廠(chǎng)大部分大負荷斷路器的24小時(shí)不間斷監測，可及時(shí)發(fā)現廠(chǎng)用400V低壓系統重要斷路器的關(guān)鍵部位老化、插接不良、接頭松動(dòng)、表面氧化、電化腐蝕、過(guò)負荷等不安全運行狀態(tài)，提高了廠(chǎng)用400V低壓系統安全運行水平。目，該測溫系統運行穩定，多次及時(shí)發(fā)現機旁動(dòng)力屏及直流盤(pán)室動(dòng)力盤(pán)斷路器發(fā)熱現象并進(jìn)行處理，確保了電廠(chǎng)的安全穩定運行。

參考文獻

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