隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,紅外熱像儀被廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)的設(shè)備巡視。由于其直觀高效的特點,可以很容易檢測出電氣設(shè)備的發(fā)熱點。運行的電力設(shè)備由于老化,松動,接觸不良,短路故障等原因都能造成過熱,大多數(shù)過熱點的設(shè)備從發(fā)熱到演變成為故障,需經(jīng)歷一個過程,在例行的設(shè)備紅外普測中可以很容易發(fā)現(xiàn)過熱點。
根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度,對于一般缺陷,需配合其它電氣設(shè)備的檢修來處理,在處理之前要求運行人員對過熱點進(jìn)行定時測溫,監(jiān)視缺陷發(fā)展情況。由于定時測量受天氣,測量角度,測量人員等因素的影響較大,且測量的數(shù)據(jù)少,具有較大的波動性和偶然性。
針對這一問題,設(shè)計了一套過熱點溫度實時在線監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)熱像儀測得溫度過高如圖1所示的隔離開關(guān)閘口,該點溫度比其它正常的兩相,高出70多攝氏度,可確定為發(fā)熱點。確定發(fā)熱點后,用帶有瞄準(zhǔn)功能的紅外測溫儀實配合熱像儀進(jìn)行實時監(jiān)測。
圖1 運行設(shè)備的過熱點
(1)紅外測溫技術(shù)
自然界中所有物體都在向外輻射紅外線,紅外測溫正是利用這一特性根據(jù)物體輻射紅外波長來判斷物體溫度。紅外測溫具有測溫速度快, 抗電磁干擾能力強(qiáng), 不接觸、不停運、不取樣、不解體等優(yōu)點在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
目前常用的儀器主要有紅外熱像儀和紅外測溫儀。紅外成像儀由于價格昂貴及構(gòu)造復(fù)雜,目前只用于設(shè)備巡檢,在線測溫處于起步階段, 紅外測溫儀進(jìn)行溫度在線監(jiān)測是很成熟的技術(shù)。
(2)ZigBee技術(shù)
ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議,是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。Zigbee主要工作于免授權(quán)的2.4GHz頻段,傳輸速率為10~250 kbit/s,傳輸距離根據(jù)發(fā)射功率可遠(yuǎn)至1千米以上。同其它的無線通訊標(biāo)準(zhǔn)(藍(lán)牙、WIFI等)相比,ZigBee具有極低功耗、短時延、成本低、實現(xiàn)容易、數(shù)據(jù)傳輸可靠、安全性好等特點,使其適用于實時的工程控制應(yīng)用。
(3)GSM短信技術(shù)
GSM即全球移動通信系統(tǒng),采用時分多址技術(shù), 而且它是目前3種數(shù)字無線通信技術(shù)( TDMA、GSM和CDMA )中使用最為廣泛的1種。短信息服務(wù)(SMS)為GSM系統(tǒng)提供了一種新穎、便捷、廉價的通信方式。
SMS具有的優(yōu)點: 一次可傳輸140Byte的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以是字符或數(shù)字;在短消息傳送過程中,不進(jìn)行呼叫連接建立和釋放的過程;在終端設(shè)備關(guān)機(jī)時,可以保持消息在一定時間內(nèi)有效;可以方便地實現(xiàn)小數(shù)據(jù)量的信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。
本系統(tǒng)由溫度測量、Zigbee無線傳輸、GSM短信模塊、RS485轉(zhuǎn)232模塊及溫度數(shù)據(jù)后臺處理等4部分組成。測試點的溫度經(jīng)過紅外測溫儀之后,數(shù)據(jù)通過Zigbee無線模塊傳輸至主控室,經(jīng)過RS485轉(zhuǎn)232模塊上傳至后臺數(shù)據(jù)處理軟件,經(jīng)過處理后將溫度顯示在屏幕上同時儲存在數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008中。
期間如果有溫度過高超過規(guī)定值,會通過GSM模塊將相關(guān)信息發(fā)送到值班人員手機(jī)上,同時如果運行人員想要了解設(shè)備溫度狀況,也可以發(fā)送短信進(jìn)行查詢。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)工作流程圖
(1)要根據(jù)安裝位置到監(jiān)測點的距離和測量正對探頭的有效面積,來選擇紅外探頭的距離系數(shù)。如果選取的距離系數(shù)過小,被測目標(biāo)不能充滿探頭的視場,由于環(huán)境的平均作用,使得測量結(jié)果偏低。
(2)選取的紅外探頭應(yīng)有瞄準(zhǔn)功能。由于各個電壓等級都有相應(yīng)的安全距離,其中220kV的安全距離為3米。安裝時一個很小的誤差,到達(dá)監(jiān)測點會變得很大,不能達(dá)到測量的目的。
(3)安裝時要注意,紅外測溫儀的鏡頭不能讓陽光直射,防止強(qiáng)烈的陽光損傷測溫儀。同時測量點背景反射的太陽光不能太強(qiáng),過強(qiáng)會使測量結(jié)果有一個附加溫升,需加裝濾光板。
(4)安裝時探頭與被測點之間不能有遮擋物,同時要經(jīng)常維護(hù)保持鏡頭的清潔。
1) Zigbee無線模塊的使用,避免了長距離布線,安裝方便快捷,增強(qiáng)了實際應(yīng)用價值,同時Zigbee可以組網(wǎng),保證了多點測溫時數(shù)據(jù)可中繼傳輸,極大的擴(kuò)展了測溫范圍,實現(xiàn)全站覆蓋。
2)GSM模塊的使用保證了溫度過高能及時通知運行人員,防止缺陷進(jìn)一步發(fā)展,使調(diào)度人員通過轉(zhuǎn)移負(fù)荷等手段降低發(fā)熱點溫度,以及通過調(diào)度及時安排停電檢修任務(wù)。
3)采用了SQL Server數(shù)據(jù)庫,將溫度存儲到數(shù)據(jù)庫中。通過編寫的軟件可以調(diào)取發(fā)熱點的溫度,通過溫度曲線可以直觀地看到發(fā)熱點得出溫度變化以及發(fā)展趨勢,實現(xiàn)了設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測。
采用了紅外測溫儀,可方便地實現(xiàn)溫度在線監(jiān)測。Zigbee無線模塊具有通訊可靠、傳輸距離遠(yuǎn)的特點,避免了站內(nèi)長距離布線,減小了工作量,也便于設(shè)備維護(hù)。GSM模塊實現(xiàn)了無人值守變電站信息與值班人員的實時溝通,當(dāng)有缺陷發(fā)生時能及時通知值班人員,防止熱缺陷進(jìn)一步發(fā)展。
該裝置具有安裝原件少,操作簡單,維護(hù)方便,實用性強(qiáng)的特點具有很高的應(yīng)用推廣價值。
本文編自《電氣技術(shù)》,論文標(biāo)題為“熱缺陷電氣設(shè)備的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)”,作者為楊春旭、孫靜 等。