1 化工行业配电系统测温需求分析

  随着我国经济建设的飞速发展,许多化工企业应运而生,化工工业是个庞大复杂的工业生产系统, 而企业的稳定可靠的供配电是保障正常生产的基础。

  在工业系统中，温度是表征设备运行正常的重要参数。随着工业用电负荷的不断增长，为了避免因设备发热而导致的突发事件，温度的自动监测已经成为工业安全生产的重要环节。化工生产运行中的电气设备通常长期工作在高电压和大电流状态，设备中存在的某些缺陷会导致设备部件的异常温度升高。造成温度与接触电阻值的恶性循环，最终会导致设备不能正常工作，甚至烧毁，温度过高可能会引起燃烧、爆炸甚至设备损坏或质量事故。

2 应用方案及项目案例综

  某高分子合成公司坚持科技创新，在新环保、新材料、新能源等领域掌控了大量自主知识产权，在新型环保制冷剂、氟硅高新材料、离子膜等方面打破了多项外国技术垄断。当前，公司牢牢抓住中央供给侧结构性改革和省新旧动能转换重大机遇，紧紧围绕科技创新这条主线，着力打造“两个替代”和“智能制造”新引擎，在经济新常态下焕发出勃勃生机和活力，经营效益持续攀升。

  整个工厂配电10KV系统采用单母线分段，2段进线互为备用；每段进线容量均按照12500KVA容量设计，都能满足全厂区生产运行需求。2进线与母联3个断路器只能合闸2个，母联设置备自投装置。电动机回路要求单独控制，要求柜顶小母线合母、控母、装置电源需设置双小母线。0.4KV系统采用变压器分列运行，中间设置母联柜，并设置防并列连锁，母联配置备自投装置。

  本次项目针对厂区高低压配电室内的10Kv高压柜和0.4Kv低压柜内关键电气连接点进行温度监测。项目要求测温产品能长期稳定运行，并实现配电室本地温度监测及告警和远程温度的监视。经过技术对比,使用无线无源温度传感器+温度采集显示装置+温度监测系统的方案,准确的采集关键部位的温度信号 ,通过控制中心的无线测温监测系统,实现温度信号的实时监测,超温部位及设备准确定位,超温报警,保证关键设备寿命及生产连续性,减少及避免潜在事故的风险。

2.1 无线无源测温:温度传感器+Sub-1G

  经过技术对比,选定 ATE400无源无线温度传感器应用于高低压开关柜关键部位测温。其主要性能参数如表1所示.

表1 ATE400温度传感器参数表

  ATE400无源无线温度传感器基于一次电流进行感应取电,与测量点直接接触可以确保高性能的准确的温度监测。并且,ATE400非常小巧不占用空间,便于安装调试及后期维护。 ATE400无线通信采用Sub-1G通信技术确保有可靠和强大的通信能力。ATE400的图片及在项目应用中的场景如图1所示。本项目每个回路配置有6个温度传感器，共计三千余只。

图1 ATE400传感器外观及现场高低压柜触头/电缆头应用

2.2 测温采集显示装置

  开关柜就地测温显示单元选用ARTM-Pn，每面高低压柜配置1台。ARTM-Pn可无线接收多达60个ATE400传感器的数据，传感器和显示单元之间通过数字ID进行识别，准确定位每个电气发热点的温度。测温装置嵌入式安装在高低压柜面，实时显示各点温度，并且可以根据用户设定预警、报警温度值，实现高温预警、超温告警、相间温差报警、温度突变量告警等功能，装置可存储120条带有时标的告警记录，同时告警时继电器出口可以控制声光报警器帮助用户及时发现故障，尽快分析查找设备故障原因，恢复正常供电。ARTM-Pn测温装置主要性能参数见表4，外观及项目应用中的场景如图2所示。

表2

图2 ARTM-Pn测温装置外观及现场应用

2.3 无线测温系统网络架构

  由于测温传感器分布区域广,数量多,测温系统架构采用以太网作为主要架构。网关将协议装换为Modbus-TCP 规约,并经现场的以太网交换机,通过光纤通道传输到控制中心的工作站中。测温系统云服务器也接入通信网络,将各ATE400的测温数据上传到云平台,以供智能手机的APP使用。系统网络架构如图3所示。

图3 测温系统网络架构图

2.4无线测温系统

  无线测温系统将变配电站内安装ATE400温度传感器的开柜温度数据进行采集处理,实现远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

温度显示：就地监控主机显示配电系统内每个测温点的实时值，同时实现远程电脑WEB/手机APP远程查看数据。

温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

运行报表：查询及打印各测温点指定时间的温度数据。

实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

图4 无线测温系统温度显示、报表及曲线等界面

3安科瑞温度在线监测系统解决方案

3.1概述

  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。

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。

3.2应用场所

  适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

3.3系统结构

温度在线监测系统结构图

3.4系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

温度显示

显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

温度曲线

查看每个测温点的温度趋势曲线。

运行报表

查询及打印各测温点指定时间的温度数据。

实时告警

系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

历史事件查询

能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

3.5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。

4 结语

  无线测温装置及系统在化工企业的智能化测温应用, 解决了长期以来电气设备需要人工现场测温，数据存储困难等问题，大大减少了设备检修预试停电次数和时间，减轻了日常巡检的工作量。随着技术的发展和其它传感器的应用,从不同角度获得关键设备及系统的数据,更客观地进行设备及系统监测,作为下步研究工作方向之一。随着社会的发展，企业生产用电的需求越来越大，电力无线测温提供一种新的测温方式，对配电系统内的设备安全稳定运行具有重要意义。