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高压电气无线测温技术现状

 

        高压电气处于高电位,目前国内专门用于高压电气及电接触发热测量的仪器还很少。温度监测的主要方法一是在电接触表面涂一层随温度变化颜色的发光材料,通过观察其颜色变化来大致确定温度范围,这种方法准确度低、可靠性差,不能进行定量测量;另外一种方法是利用光(红外)辐射特性的红外测温仪,它能测量0℃~200℃之间温度,基本误差为±(1%×t十0.5%),准确度较高,但由于需要光学器件,在高压开关柜等特定场合使用不太方便,而且价格也比较高,推广应用有一定困难,并且在开关柜中是很难观察,用红外线等技术是无法测量的。更重要的是以上两种方式都需要人工进行巡查,不能实时得到温度数据,所得到的数据永远是滞后的,起不到温度实时报警功能。根据以上分析,可以总结出高压电气温度测量需要具备以下条件。

 

高压电气无线测温装置所需具备的特点

 
 
a. 整套设备可在高电压环境中正常运行;
b. 允许系统在短时间内过载运行,但必须在母线温度危及运行安全之前发出报警信号;
c. 由于温升是由负载电流引起的,温度随负载(时间)而变化,因此需要实时在线监测并按规定的时间间隔记录;
d. 母线温度是电力系统状态参数之一,为综合监测系统状态,要求母线温度测量装置数字化输出,以便于计算机处理,并可与其他电气参数相配合,成为电力在线监测系统的一部分。
 
现有各种高压温度测量设备以及系统对照一览表
过上述分析可把现有的高压测温材料、设备和系统进行对比:
 
产品或系统名称
精度
数据处理能力
是否需要人为干预
是否和周围有电气连接
安装、扩展
成本
运营成本
颜色可变化的发光材料
不高,不能定量测量
需要
容易
廉价
红外线测温仪
较高,受环境影响比较大
需要
不存在
昂贵
光纤测温系统
精度高
不需要
需要布线不容易安装,扩展性不好
昂贵
高压无线测温系统
精度高
不需要
相对比较容易安装,不需要布线,扩展性好
性价比好

 

 

整套设备可在高电压环境中正常运行 

     从现代科技发展的角度来考虑,有可能应用的设备和系统只有后面三种。通过上述对照不难看出,无线测温系统在高压环境中有着独特的优势,也是最符合以上“高压电气温度测量装置所需具备的特点”中所述的四大特点的。
国产的红外线测温仪价格虽然低但性能不是很好,容易受到气候、温度、距离以及操作人员的素质的影响,进口红外线测温仪性能虽然很好但价格昂贵,比使用无线测温系统安装一个变电站的成本还要高。和红外线相比较,无线测温系统不需要人为的干预,而且可以通过计算机处理数据。
光纤测温系统虽然精度比较高也不受周围环境影响,也可以和上位机通讯并处理数据,但该系统不能把高压电气和低压环境隔离开来,不符合高压电气仪表规范,给安全生产带来了隐患;从成本上来看,和无线测温系统的造价相近,如果采用进口光纤测温系统造价是无线测温系统的5-6倍。
 
 

高压无线测温系统相比其他系统,具有如下特点:

 
         a. 去掉设备一次和二次之间的连接关系,设备相对独立,高低压环境隔离,提高设备使用的安全性。
b. 设备安装后温度信号的采集,传输,计算机端对数据的处理、记录,异常数据的报警系统均可自动运行,无需人员干预。
c. 可随时增加、减少系统中传感器数量,安装相对独立、便捷,扩展性好。
 
通过全面分析,可以的出结论:高压无线测温系统有着先天的技术优势,和现实需求是完美的结合。
 
 
1、系统解决方案
1.1、系统结构图

根据高电压(6KV-220KV)作业环境下温度测量的特点,我公司推出工业无线温度监控系统本方案先是针对短程无线测量温度,采集数据并汇聚于一点,再通过远程(GPRS/CDMA)无线网络传输,实现无线传输的技术方案。系统结构图如下:

 

 

1.2、无线测温系统方案概述

 

无线测温终端由高能电池供电,减少高低压之间的电气联系,采用全数字方式工作,温度传感器与数据处理装置分离,由一段数据线使温度传感器与数据处理装置相连接(温度传感器和数据处理装置一起称为无线测温终端)。温度传感器附着在发热点上(高压母线或高压开关),使其充分接触,更加准确的测量发热点实际情况。同时,数据处理装置相对远离发热点,使无线测温终端可在高压设备发热情况下正常运行。温度传感器与数据处理装置均采用特殊材料制成,耐高压,耐腐蚀,耐高温,阻燃性好,提高系统的可靠性,可长期工作在恶劣的室外环境中。
根据需求分析,一般需将无线测温终端安装在以下位置:
a)     变压器高、低压侧套管
b)     户外进线刀闸
c)     开关柜进线刀闸和出线刀闸
实际安装位置需以现场情况为准,在以不破坏原有电力设备并保障准确测温的前提下进行确定。
无线测温终端把温度信号通过无线的方式直接或经过无线测温中继器传送给无线汇集终端,每个无线汇集终端可以接收多个无线测温终端发送来的数据。一般情况而言,在35KV及以下的变电站无需使用无线测温中继器,而箱式变电站需使用无线测温中继器。对于是否使用无线中继器还需由测量环境以及各无线测温终端所处的物理位置决定。当无线测温终端与无线汇集终端处于有效的通讯距离内,无须增加无线测温中继器。
系统采用短程无线网络的方式,多个测温终端分布在无线汇集终端的周围,在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。无线汇集终端则安装在控制中心,控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化,实现足不出户掌握整个高压系统的发热状况。
如果在无人值守、实际测温地点远离控制中心的环境中,无线汇集终端可以把接收到的数据通过RS232传送给GPRS/CDMA,再由GPRS/CDMA把数据传送到控制中心的计算机,由计算机的后台软件进行处理。

 

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