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開關柜無線測溫裝置的發(fā)展歷史

電力系統(tǒng)是一個由眾多發(fā)電、輸電、變電、配電及用電設備連接而成的大系統(tǒng)，電力設備的故障不僅會造成供電系統(tǒng)意外停電而導致電力企業(yè)經濟效益減少，而且有    可能造成用戶的重大經濟損失，因此這些設備的可靠性及運行狀況直接決定了整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，也決定了電力企業(yè)的經濟效益及供電質量和可靠性。

對電力設備進行在線監(jiān)測，并借助各種先進的計算方法對監(jiān)測數據進行分析，以便及時發(fā)現(xiàn)設備的故障隱患，采取預防措施，實現(xiàn)科學的設備故障診斷和狀態(tài)檢修， 對電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性具有重要意義。隨著在線監(jiān)測技術不斷發(fā)展和成熟，以及在線監(jiān)測技術近年來在我國電力系統(tǒng)的成功應用，狀態(tài)檢修替代定期檢修已被    電力系統(tǒng)所接受和認同，成為設備檢修的必然趨勢。國家電網公司早在2010年頒發(fā)了《變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》并開始全面推廣實施設備狀態(tài)檢修，全面提升設    備智能化水平，推廣應用智能設備和技術，實現(xiàn)電網安全在線預警和設備智能化監(jiān)控。

  目前，在線監(jiān)測主要以變電站一次設備為主，包括有：電容性設備的電容量、介損在線監(jiān)測；金屬氧化物避雷器的全電流、阻性電流在線監(jiān)測；變壓器本體絕緣油色譜在線監(jiān)測、本體超高頻局放在線監(jiān)測、套管局放、介損在線監(jiān)測、有載開關動態(tài)特性在線監(jiān)測；GIS超高頻局放在線監(jiān)測、微水在線監(jiān)測；開關機無線測溫監(jiān)測及六氟化硫氣體密度在線監(jiān)測等。

一、電力設備溫度在線監(jiān)測的必要性  

  溫度是表征一次設備正常運行的一個重要參數，電力設備連接部位，由于氣候冷熱變化、設備基礎變化、加工工藝、設備受到環(huán)境污染，嚴重超負荷運行、觸點氧化等原因造成壓接不緊、壓力不夠、觸頭接觸部分發(fā)生變化、最終導致接觸電阻增大，在電流通過時，溫度升高，從而引起設備老化，絕緣下降，嚴重的還能觸發(fā)電弧短路，燒壞設備，擴大設備損壞范圍，降低設備使用壽命，甚至容易引起一次設備起火爆炸，尤其是活動刀閘的動、靜觸頭部分更加嚴重，故障率高，這些都時時刻刻威脅電力設備的安全運行。據不完全統(tǒng)計，目前國內的眾多電力公司、發(fā)電公司如：廣東、山西、浙江、河北、四川、遼寧、甘肅、江西等地區(qū)均不同程度地出現(xiàn)了變電站開關柜、封閉母線、隔離開關、電力電纜等設備由于絕緣老化或接觸不良而造成溫度變化異常，進而引發(fā)事故的的現(xiàn)象，2003年山西省陽泉市盂縣220kv變電站和2004年的大同北郊220kv變電站的220kv的高壓隔離開關的動靜觸頭都由于接觸不好長期發(fā)熱，沒有及時發(fā)現(xiàn)，最終導致動靜觸頭燒毀變形，引起兩次重大事故，導致大面積停電，直接和間接的經濟損失都達上千萬元。電力設備的發(fā)熱現(xiàn)象已經引起電力運行部門的高度重視。
    

 
    目前，針對電力設備溫度監(jiān)測大都采用傳統(tǒng)的示溫蠟片法和紅外測溫儀定期測量的方式，這兩種方式存在以下問題：
   （1）示溫蠟片法，易老化和脫落，溫度指示范圍窄，精確度低，人工操作，無法實現(xiàn)自動化管理；
   （2）紅外測溫儀只能直線點檢測，受環(huán)境影響測量精度，且經常受遮攔而無法測量；
   （3）需人工定期巡視，工作強度大，需近距離測溫，安全系數低；
   （4）非在線式溫度監(jiān)測，不能反映溫度的變化過程和及時發(fā)現(xiàn)設備異常。
     因此，傳統(tǒng)的離線式溫度監(jiān)測方法已經無法滿足如今電力生產高效以及電力運行安全、可靠的要求，迫切地需要尋找在線監(jiān)測技術手段，對電力設備運行溫度進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)電力設備運行溫度異常狀況，避免電力設備損壞和電力事故的發(fā)生。同時，對電力設備溫度進行在線監(jiān)測，進一步完善了電力設備狀態(tài)在線監(jiān)測的監(jiān)測范圍，為電力設備狀態(tài)檢修提供了表征設備運行狀況的重要參數，對電力設備甚至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有重大意義。

二、電力設備溫度在線監(jiān)測技術發(fā)展趨勢    

      電力設備溫度在線監(jiān)測技術一般由先進的傳感器技術、通訊系統(tǒng)、計算機與信息處理技術、專家分析系統(tǒng)及系統(tǒng)數據信息庫組成。隨著科學技術的不斷發(fā)展，電力設備溫度在線監(jiān)測技術向著自動化、智能化、實用化的方向發(fā)展。

 
1、物聯(lián)網技術的應用
  物聯(lián)網技術被視為繼計算機、互聯(lián)網之后的下一次信息技術浪潮和新技術的引擎，我國已經將物聯(lián)網技術作為國家新興戰(zhàn)略產業(yè)之一，并明確提出物聯(lián)網將融入到智能電網的建設中。所謂物聯(lián)網，即通過射頻識別（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等信息傳感設備，把物體與互聯(lián)網相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯(lián)網具有對系統(tǒng)及環(huán)境實時信息全面感知、通過網絡的融合與協(xié)同進行信息的實時傳輸和共享實現(xiàn)可靠互聯(lián)、對海量的感知信息進行數據智能分析處理的特征。
 
    面向電力設備溫度在線監(jiān)測的物聯(lián)網架構分為三層，感知層、網絡層、應用層。
    感知層采集電力設備的實時溫度數據，其基礎技術主要包括傳感器技術、短距離傳輸技術等。傳感器技術主要采用各種溫度傳感器，如接觸式溫度傳感器、紅外溫度傳感器等，溫度傳感器直接安裝在電力設備上；短距離傳輸技術需要考慮高低壓絕緣隔離，對于電力設備溫度監(jiān)測系統(tǒng)，主要采用無線通信技術，如Zigbee通信、2.4G/433M無線通信等。
 
     網絡層支撐感知層和應用層之間的信息傳輸以及數據通信。網絡層與感知層之間通過無線通信獲取感知層溫度傳感器的信息；對于網絡層與應用中的通信，鑒于對數據安全性、傳輸可靠性、數據實時性的要求，物聯(lián)網的信息傳遞主要依靠電力通信網來實現(xiàn)，以電力光纖網為主，以電力線載波通信網、數字微波網為輔。
應用層對采集到的各電力設備的溫度數據進行分類、綜合、轉換、分析、決策、共享，其重點是構建為能為不同應用提供服務的智能化平臺，能夠提供各種異常報警、趨勢分析、在線診斷、數據共享等服務。
     物聯(lián)網技術的應用，是實現(xiàn)電力設備溫度在線監(jiān)測的基礎，同時也可以提高電力設備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性。

2、XY無源傳感技術，取代電池供電
     電力設備溫度在線監(jiān)測技術中的傳感器是實現(xiàn)溫度感知的部分，采用無線通信的溫度傳感器供電渠道主要以電池為主。溫度傳感器通常工作在高壓大電流的環(huán)境下，電磁環(huán)境惡劣，對電池的工作壽命有較大的影響，且電池容量有限，需要定期更換和維護；另外電池在高溫環(huán)境下，容易出現(xiàn)爆炸事故，有一定的安全隱患問題。因此，溫度傳感器的供電問題嚴重制約了電力設備溫度在線監(jiān)測技術的發(fā)展。
     隨著傳感器技術的發(fā)展，為了突破電池供電帶來的問題障礙，采用電場取電、磁場取電、射頻供電、溫差供電、聲表面波技術等無源傳感技術脫穎而出，已經被視為電力設備溫度在線監(jiān)測傳感器的技術發(fā)展方向，無源傳感器技術不需要電池供電，優(yōu)勢明顯：
（1）采用無源傳感器技術的溫度在線監(jiān)測傳感器可以在電力設備生命周期內免維護，提升了電力設備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。
（2）不需要電池，沒有高溫爆炸的安全隱患，安全性高；同時，能夠持續(xù)對電力設備的高溫進行監(jiān)測，讓用戶能夠在事故發(fā)生前及時發(fā)現(xiàn)設備隱患和故障。
（3）無源傳感技術的應用，能夠大量減少電池的使用，減少了電池帶來的各種污染，對環(huán)境保護做出了貢獻，具有一定的社會價值。
 
3、點線面結合，溫度全面監(jiān)測
     所謂點線面結合，實際是根據不同電力設備的特點和重要程度，對其采用不同的溫度監(jiān)測方式，以此來達到更加完善的解決方案。
     點測溫，主要針對開關柜內的觸頭、母線和電纜的連接點等位置，這些地方容易出現(xiàn)溫度異常且難以通過外部設備進行溫度監(jiān)測，在這些地方安裝溫度傳感器，實現(xiàn)溫度在線監(jiān)測的目的。

 

    4、開關柜無線測溫

        主要針對高壓電力電纜類設備的溫度在線監(jiān)測，在發(fā)電廠、變電站的電纜夾層、電纜溝、大型電纜隧道的高壓電力電纜如果發(fā)生溫度過熱可引起火災導致大面積     電纜燒損，造成被迫停機，短時間內無法恢復生產，造成重大經濟損失。目前，針對電力電纜的溫度在線監(jiān)測主要采用分布式光纖測溫技術，光纖具有絕緣、耐腐       蝕、耐高溫、免疫電磁干擾等技術特點，分布式光纖測溫可實現(xiàn)對整條高壓電力電纜的溫度在線監(jiān)測，測溫精度和靈敏度高，并能對各個測溫點進行定位，一旦溫度     異常，能夠快速找到故障點，避免火災等事故的發(fā)生。
        無線測溫，主要針對發(fā)電機組、變壓器等重要電力設備，采用紅外熱成像技術實現(xiàn)對整個設備的溫度監(jiān)測。國家電網公司在2014年發(fā)布的《國網運檢部關于印發(fā)     變電設備在線監(jiān)測裝置質量提升方案的通知》中，明確提出變電站應優(yōu)先發(fā)展智能機器人紅外巡檢，即采用紅外熱成像技術對電力設備進行巡檢，紅外熱成像技術具     有直觀、全面、高效、防漏的技術特點，能夠監(jiān)測電力設備的整體溫度分布，能夠快速發(fā)現(xiàn)溫度異常點，為設備檢修提供依據。由于紅外熱成像技術造價高，通常對     重要的電力設備進行紅外熱成像溫度在線監(jiān)測，或采用周期性巡檢的方式進行溫度監(jiān)測。目前，國家電網公司已經在浙江等省份推廣變電站智能巡檢機器人，對變電     站各種電力設備進行周期性巡檢。

       通過以上幾種溫度監(jiān)測方式的結合，很大程度上可以對各種電力設備進行全面監(jiān)測，真正做到無死角監(jiān)測，對設備的安全運行提供了全面的技術保障。

    5、移動應用APP

          隨著移動通信網絡帶寬的不斷提高以及手機、平板電腦等移動終端設備的功能強大化，特別是目前的4G時代，智能手機應用全面崛起，將我們帶到一個嶄新的移     動信息化社會。移動應用作為移動信息化的一個重要組成部分，其移動性、便捷性、及時性、個性化的特點目前已經被大量應用到各種企業(yè)的運營管理中。
 
          電力企業(yè)的運行、檢修等諸多管理和生產活動的高效率和規(guī)范化是企業(yè)健康運營的核心，各種電力設備的優(yōu)良運作，關系到企業(yè)的生存和經濟效益，也是安全生      產的基本條件，將電力設備狀態(tài)監(jiān)測信息通過互聯(lián)網和移動網絡共享至移動應用平臺，在手機或平板電腦安裝電力設備狀態(tài)監(jiān)測移動應用APP，借助手機、平板電        腦的各種軟硬件配置，如：GPS、陀螺儀、攝像頭、二維碼等技術，可以帶來以下益處：
        （1）打破了傳統(tǒng)的企業(yè)內網辦公系統(tǒng)的模式，通過電力設備狀態(tài)監(jiān)測移動應用APP查看設備狀態(tài)信息不再受時間、空間的限制，隨時隨地可對設備狀態(tài)信息進行監(jiān)視。
        （2）針對設備巡檢工作，電力設備狀態(tài)監(jiān)測移動應用APP可以方便的實現(xiàn)記錄、拍照、定位等工作，解決傳統(tǒng)的人工巡檢存在的效率低、管理成本高、人員無法定位等缺陷，實現(xiàn)巡檢工作移動化、信息化、智能化，提升移動作業(yè)管理的工作效率和工作質量。
        （3）遇到緊急狀況時，電力設備狀態(tài)監(jiān)測移動應用APP可以幫助人員快速定位設備故障點，查看新的故障情況和歷史數據，快速解決故障點，減少停電時間和停電范圍。

    電力設備狀態(tài)監(jiān)測移動應用APP的應用，突破時間與空間的限制，提高企業(yè)運行管理效率和質量，提升設備的安全運行水平，有利于企業(yè)的健康運營和發(fā)展。

三、結束語    

    電力設備開關柜狀態(tài)無線測溫在線監(jiān)測技術，是智能電網未來發(fā)展的核心技術之一，有助于電力企業(yè)提高電力設備的安全運行水平和經濟效益水平。隨 著科學技術的發(fā)展，電力設備溫度在線監(jiān)測技術將向著全面化、智能化和實用化的方向發(fā)展，與物聯(lián)網、移動應用等技術的結合將是未來發(fā)展的趨勢。

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