一、概述
在現代化工業(yè)、電力及公共設施中,電氣設備的可靠運行是保證整體系統安全穩定的核心。而電氣設備的過(guò)熱問(wèn)題是引發(fā)設備故障乃至災難性事故的重要因素之一。為了及時(shí)發(fā)現和防止電氣設備過(guò)熱,確保設備的正常運行,電氣無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應運而生。
電氣無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)是通過(guò)傳感器將電氣設備的溫度數據傳輸到監控系統,進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和預警。該技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的應用日益廣泛,對提高設備的可靠性、減少事故率和維修成本具有深遠的意義。
二、技術(shù)基礎
1、基本原理
電氣無(wú)線(xiàn)測溫系統一般由溫度傳感器、數據傳輸模塊、監控終端以及軟件平臺四個(gè)部分組成。
溫度傳感器:傳感器一般直接安裝在需要監測的電氣設備上,例如高壓開(kāi)關(guān)柜內的觸頭、母線(xiàn)、變壓器繞組等。常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶和紅外測溫傳感器等。
數據傳輸模塊:負責將傳感器采集到的溫度數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸到監控終端。根據實(shí)際需求,可以選擇基于射頻(RF)、藍牙、Zigbee、LoRa、Wi-Fi等不同傳輸協(xié)議的設備。
監控終端:監控終端可以是一個(gè)中心計算機或者專(zhuān)門(mén)的工控機,接收、處理和分析傳輸過(guò)來(lái)的溫度數據。
軟件平臺:通過(guò)可視化的軟件平臺,操作人員可以實(shí)時(shí)監控電氣設備的溫度,查看歷史數據,設定報警閾值,進(jìn)行趨勢分析等操作。
2、關(guān)鍵技術(shù)
無(wú)線(xiàn)通信技術(shù):為了實(shí)現高效、可靠的數據傳輸,需要選擇合適的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。射頻技術(shù)由于其低功耗、高可靠性和廣泛的通信距離,被廣泛應用于工業(yè)無(wú)線(xiàn)測溫系統中。近年來(lái),隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)也開(kāi)始逐步應用到電氣無(wú)線(xiàn)測溫系統中。
高溫環(huán)境下傳感器可靠性:在高壓電氣設備中,溫度傳感器往往需要耐受高溫、高壓以及強電磁場(chǎng)的干擾。因此,傳感器的設計和選用要特別注意材料的耐熱性、結構的牢固性以及抗干擾性能。
數據處理的實(shí)時(shí)性和準確性:測溫系統的監控終端和軟件平臺需要對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析,提供準確的溫度數據、報警信息和趨勢預測。為了實(shí)現這一目標,系統需要具備高效的數據處理算法和強大的數據存儲與檢索能力。
三、電氣無(wú)線(xiàn)測溫系統的特點(diǎn)
1、非接觸式測溫
非接觸式測溫通過(guò)紅外傳感器直接測量物體表面的輻射能量,不接觸被測物體,不會(huì )造成設備的損傷,尤其適用于高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器等密閉且可能存在高電壓的區域。
2、實(shí)時(shí)監測與預警
無(wú)線(xiàn)測溫系統可以實(shí)時(shí)監測設備的溫度變化,一旦發(fā)現溫度異常,可以立即啟動(dòng)報警機制,提醒運維人員采取措施,有效避免設備過(guò)熱引起的故障和事故。
3、低功耗與長(cháng)壽命
電氣無(wú)線(xiàn)測溫系統采用低功耗設計,傳感器的電源可以采用電池供電,也可以從設備中獲取輔助電源。由于不需要復雜的布線(xiàn),維護方便,減少了安裝和維護成本,同時(shí)也延長(cháng)了系統的使用壽命。
4、系統擴展性
電氣無(wú)線(xiàn)測溫系統具備良好的擴展性,可以根據實(shí)際需要靈活增加或減少監測點(diǎn),方便地與其他系統(如SCADA系統、保護繼電器等)集成,構建更為全面的監控系統。
5、安全可靠
傳統的測溫方式可能需要直接連接到被測設備,存在安全風(fēng)險。而無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)不需要與設備直接接觸,大大提高了測溫過(guò)程中的安全性。同時(shí),通過(guò)數據的實(shí)時(shí)監控和預警,可以有效地避免電氣事故的發(fā)生,保證系統的安全穩定運行。
四、應用場(chǎng)景
1、高壓開(kāi)關(guān)柜
高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統中的關(guān)鍵設備,內部含有許多裸露的母線(xiàn)、觸頭等發(fā)熱元件。通過(guò)無(wú)線(xiàn)測溫系統,可以實(shí)時(shí)監測這些部件的溫度,有效防止因過(guò)熱導致的開(kāi)關(guān)柜內部短路或電弧故障。
2、變壓器
變壓器在運行過(guò)程中,繞組、鐵芯和散熱片等部件的溫度可能會(huì )因負荷變化、環(huán)境變化和絕緣老化等原因發(fā)生變化。無(wú)線(xiàn)測溫系統可以幫助運維人員及時(shí)掌握變壓器的溫度狀態(tài),防止因溫度過(guò)高導致的絕緣破壞和短路故障。
3、發(fā)電機
發(fā)電機定子繞組、轉子繞組和勵磁系統的溫度監控對確保其安全穩定運行至關(guān)重要。無(wú)線(xiàn)測溫系統可以在不干擾發(fā)電機運行的情況下,對發(fā)電機各部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,有效防止因過(guò)熱導致的繞組短路和軸承損壞等故障。
4、母線(xiàn)橋
母線(xiàn)橋在電力系統中傳輸大電流,因接頭松動(dòng)、電阻增加等原因容易導致過(guò)熱??梢詫δ妇€(xiàn)橋進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,確保系統的安全運行。
5、電機與電動(dòng)機
在工業(yè)環(huán)境中,電機和電動(dòng)機的溫度監測同樣重要??梢詭椭髽I(yè)實(shí)現對電機軸承、繞組等關(guān)鍵部件的溫度監控,及時(shí)預防因過(guò)熱導致的設備故障。
6、變電站和輸電線(xiàn)路
在變電站和輸電線(xiàn)路中,開(kāi)關(guān)、接觸器、互感器以及輸電線(xiàn)的接頭和連接器等部件都可能會(huì )因過(guò)載、老化等原因產(chǎn)生過(guò)熱。無(wú)線(xiàn)測溫系統可以在不中斷電力供應的情況下,對這些部件進(jìn)行溫度監測,預防因過(guò)熱引起的電氣事故。