无线测温系统在煤矿行业的应用安科瑞缪俊辉

1、高压电气设备温升问题的原因

测温系统的应用离不开对温升问题产生原因的剖析。一，高压电气设备自身的质量问题和安装问题，特别是在设备螺栓的连接处，连接点是否符合标准，其紧固度是否达标都影响着电阻的强弱。很多设备连接处在安装时都会出现不平整和粗糙的问题，打磨上的不到位也会导致电阻的加大，接触不良，进而影响设备的使用使得温升问题明显。二，高压电气设备运输的过程中不注意保护，造成磕碰，导致连接点或者关键部位变形，进而造成接触不良。三，高压电气设备自身的金属表面易发生锈蚀或者氧化反应，设备表面的问题也会影响设备的接触，部分电气设备的工作环境不佳，高温、雨雪、大风的环境因素更会加速设备自身的老化，造成温升问题严重。四，外力因素影响设备连接处接触不良。很多的设备运行现场情况比较复杂，设备安装、使用、维护等各个环节也容易出现纰漏，导致很多电缆接头、隔离开关部位接触不良，温升问题严重。五，设备长期处于高荷载的压力下，高压电气设备自身承载了高压电的输送和应用，一旦电流过大超过设备的承载能力，加之电流自身的热效应作用，会让设备温度急速上升。

2、无线测温系统结构与设备应用分析

无线测温系统的组成可以分为温度传感器部分以及温度监测结果显示与分析部分，也可以分为系统的硬件与软件。如图1所示的高压电力设备无线测温系统的结构，通常情况下，在开关柜、电缆接头、保险丝等的交界处安装有温度传感器，为了确保测量的准确性，传感器通常与受检处在相同的电压位置，再利用无线技术把采集到的信号进行传输和显示。为了确保温度测量的安全性，对高电压和低电压工作部件进行绝缘，防止泄漏和其他事故。通常，在工作设备的外部表面上设有多个信道，用于对多个地点进行即时监控与数据处理，然后将接收机所接收的资料经由串行或并行端口传送至电脑，经预先编制的程式加以分析及加工。

图 1 高压电力设备无线测温系统的结构示意图

2.1 温度传感器

温度传感器的作用是把温度信号转换成电讯号，通常采用 Pt100 型温差电偶计，其测量准确度可达 0.1摄氏度。也可采用零磁通微型电流传感器，同样具有较高的应用价值。从技术上来说，磁力传感器选择了低损耗的坡莫合金作为铁芯，并利用特殊的负压技术和保护手段，实现了对铁芯的自动补偿，使得铁芯处于零磁通的理想工作条件下。无线温度传感器除了测温器件之外，还包括供电电源、测量电路、逻辑控制电路和特定的频率下的无线电通讯电路。为适应较高的工作条件，一般采用高温、高压的热收缩管材包装，并具有一定的防水、防尘性能，以保证长期使用。由于无线测温设备通常工作区很小，所以在使用过程中要尽可能缩小其尺寸以满足工作条件。当采用温度传感器时，可以采用耐热的胶合线或胶合技术将热敏元件与物件的外表相结合，但应注意保持接触点的紧密，以降低测量的误差。无线温度传感器应该具有较宽的线性工作范围，通常选用-55~130 摄氏度的感温元件，并针对各种工况结合测量精度和测量误差的要求进行温度传感器的选择。

2.2 无线温度检测器

无线温度检测器系统具有多个接收信道，能够对多个不同的测点进行实时的处理和显示。在无线温度检测器中设有判断和故障处置功能，由工作人员预先设定一个安全区，由无线温度检测器将采集到的信息与设定的阈值进行比对，如果温度超过该阈值，则进入故障处理模组，并将警示文字输出，并输出一组高、低的电平来启动警报信号和声音。无线温度检测器除了具备基本的检测和警报的作用外，还具备了信息传递的能力，它可以通过一条数据线路或一条串/并端口通讯晶片与电脑相连，员工可以对多个开关、接触部位进行实时监测，并对其运行状态进行控制，从而及时发现存在的安全问题。

2.3 实时温度监测系统

相较于上述的传感器与检测器此类硬件设施，实时温度监测系统更偏向于无线测温系统中的软件系统。实时温度监测系统是整体无线测温硬件运行、数据处理、信号收集等功能的统合，通过客户端的界面与工作人员进行联系和指令的上传下达。为了减少操作工人的劳动强度，技术工作者研制出符合以上所描述的实时温度监测系统，以便对硬件部分测温结果进行分析和处理。实时温度监测系统具有温度显示、数据存储、历史数据分析对比、故障警示、故障分析、设备运行状况分析等功能，可以对硬件部分的功能进行整合与补全。在实时温度监测系统的设计中，可以将冗杂的数据处理工作采用一些模块化的设计方法，将各模块单元按照功能进行分解，分门别类的储存数据与处理数据，这种模块化的设计方法可以让实时温度监测系统具有更高的适用性与安全性。实时温度监测系统能够协助技术工作者进行大量的资料收集、提取、比较、分析工作，并能根据不同设备的不同温度，实时报告各种异常状况，确保各项装置的正常工作。同时，实时温度监测系统还具备较好的数学运算及可视化性能，能够将某一时期的资料显示为图表，并对其进行数据标记，方便后期维护保养。

4、无线测温系统的应用实例

与国外的无线测温系统技术比较，国内的温度测量技术发展相对滞后，但由于近年来国内产业对此的持续关注，在这一领域的投资、人力、物力都得到了提高。在电力产业中，有很多辅助设备装置，尤其是对电力运行的监控设备。就是当线路运行到一定的负载或者是高温的时候，这个装置就会自动的停止供电，避免出现意外。这些实用的新型产品多用于高压电气设备，其各个接口都是事先安装好的，无法替换。虽然一定程度上会减少电阻的产生，但是由于长期的工作，很容易造成故障，导致设备自身的电阻加大，在运行期间也会增加热量。长期如此，容易易造成安全事故，危及人民的人身、财产的健康。针对这种情况，国内部分公司纷纷将无线测温技术应用于电力生产中。随着这项技术的普及，现在不仅是电力行业，而且还在具有温升问题的其他行业中得到了广泛的使用。

5、应用场景

电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

6、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。

7、结语

由于传感器、无线数据通信、数据挖掘等技术的不断发展，高压电气的温度实时监测系统将会变得更为科学。随着无线测温系统的应用和普及，我国的电力工业也更加稳定和安全，其技术的进步为我国的发展作出了贡献。

【参考文献】

[1]周学华,秦金伟,李建华,无线测温系统在高压电气设备上的应用。

[2]刘慧瑾,张大鹏,基于物联网无线测温系统在电厂的应用和研究[J],上海节能,2022(5):590-595。

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[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版。

审核编辑 黄宇