电力设备在线测温方案

浅谈一种新型铁路电力专用接点光纤温度在线监测系统

【摘要】

本文结合铁路上的特点对一些温度测量的方法进行比较。另外对一种新型铁路电力专用接点光纤温度在线监测系统进行了阐述。

【关键词】

旋转反射 信号处理器测温光纤模块温升模式 总线

中图分类号： [tn929.18] 文献标识码： a 文章编号：

一、前言

随着铁路第六次提速的全面实施，供电质量的可靠性问题日益突现。因接点温升过高引发的事故时有发生，防不胜防。该类事故占供电事故的比例最高，但因其偶发性的特点，在10kv以上的供电系统中，无论采取什么措施，设备的接点都会出现因接触不良或老化而引起温度升高，其发生周期又不可预知，由此引发的事故已给铁路系统造成了巨大损失。

目前进行铁路电力设备温度检测多采用在电气设备接点部位粘贴蜡熔测温片及人工携带红外测温仪逐点测量等手段。这种日常巡检、定期维修等管理手段固然可大大降低事故率，但有一些接点和触点检测难度很大或根本检测不到（如隐性接点），即便是投入大量的人力、物力进行巡检也不能及时发现，从而给设备运行带来隐患；目前检修维护模式制约了以往的检测手段。现投运的客运专线电力设备维护已纳入“天窗点”维修计划，即在夜间约有4-5小时客车停止运营，相关专业进行维护。当进行温度测试时，用户基本

也在停电维护，造成检测的温度值与行车时的实际运行情况不符。由此北京铁路局提出了对电气接点的温度采用在线监测的技术课题。

本课题拟研制开发铁路电力专用接点温度在线监测系统，将该系统安装到铁路沿线的电力设备上，对各接点的温度进行监测，在温度越限时发出报警，工区、车间、技术部门根据报警信息对用电设备进行维修及管理。 二、技术方案的选择

对电力系统高压接点的运行状态进行实时监测，目前在理论和技术应用层面提出了不同的方案，主要有：红外成像仪式、光纤光栅式、光纤分布式、旋转反射光纤传感式等。 上述几种测温方式在电力系统中得到了应用，效果还不错。由于铁路电源运行环境相对恶劣，高速列车通过时振动较大等原因，目前还没有适用于高速铁路电力设备接点的在线测温技术。

电力系统无线测温方案

一、系统概述

本无线测温系统专为电力系统设计，采用先进的无线通信技术和高精度温度传感器，实现对电力设备关键部位温度的实时监测。系统具备彩色显示功能，直观展示温度数据及状态信息，同时具有灵活可设的参数和方便的操作界面，能广泛应用于变电站、配电室、输电线路等场景。

二、系统组成

（一）温度传感器

1. 采用高精度、低功耗的数字式温度传感器，测量范围广（-55℃至 125℃），精度可达±0.5℃。

2. 传感器体积小巧，便于安装在各类电力设备的接触点、连接点等部位，如开关柜触头、母线接头、电缆接头等。

（二）无线传输模块

1. 基于 ZigBee、LoRa 或蓝牙等无线通信技术，确保数据传输的稳定性和可靠性。

2. 低功耗设计，延长传感器的使用寿命。

（三）数据集中器

1. 负责收集来自各个传感器的温度数据，并进行初步处理和存储。

2. 具备以太网、RS485 等通信接口，可与上位机系统进行数据交互。

（四）上位机软件

1. 基于 Windows 操作系统开发，具有友好的人机界面。

2. 彩色显示界面，以直观的图表、曲线等形式展示温度数据及变化趋势。

3. 支持灵活的参数设置，如报警阈值、采集周期、通信频率等。

4. 具备数据存储和查询功能，可保存历史温度数据，便于后续分析和追溯。

三、系统功能

（一）实时温度监测

1. 系统实时采集各监测点的温度数据，更新频率可根据实际需求设置。

2. 在彩色显示屏上实时显示各监测点的温度值，并以不同颜色区分正常、预警和报警状态。

（二）温度报警功能

1. 用户可根据电力设备的运行要求，灵活设置温度报警阈值。

2. 当监测点温度超过阈值时，系统立即发出声光报警，并在显示屏上突出显示报警信息。 3. 支持短信、邮件等方式将报警信息推送至相关人员，确保及时处理异常情况。

（三）数据分析与统计

1. 系统对采集到的温度数据进行分析和处理，生成日报表、月报表、年报表等统计报表。

无线测温系统

解

决

方

案

1 （一）我国电力系统发展现状分析

目前我国电力系统正向着大电网、高可靠性、高自动化水平方向迅猛发展，电网运行自动化、智能化的监控水平已成为我国电力系统发展的关键问题。高压配电开关柜是配电系统中的重要设备，承担着开断和关合电力线路等重要作用，但在长期运行过程中，开关的触点、母线及出线连接等部位因氧化腐蚀或因紧固螺栓松动等原因至使接触电阻增大，在高负荷运行情况下，连接点发热并形成恶性循环，且发热点温度无法监测，最终导致连接部位温度过高甚至烧毁，造成事故停电。

近年来，电力系统已发生多起因设备过热而发生火灾和大面积停电事故。据统计分析，我国每年发生的电力事故，有40%是由高压电气设备过热所致;而在采用高压开关柜和电力电缆的供电系统中，有70%以上的电缆运行故障是因为连接部位接触电阻变大、过负荷等引起接头温度过高所致。因此，对高压开关柜连接点的温度变化进行实时监测及预警是非常必要的。

（二）各种高压温度测量设备系统比较：

产品或系统名称 颜色可变化的发光材料 红外线测温仪 光纤测温系统 高压无线测温系统

精度 不高，不能定量测量 较高，受环境影响比较大 精度高 精度高

数据处理能力 无 无 有 有

是否需要人为干预 需要 需要 不需要 不需要

是否和周围有电气连接 无 无 有 无

安装/扩展 容易 不存在 需要布线，不容易安装，扩展性不好 相对比较容易安装，不需要布线，扩展性好

运营成本 高 高 低 低 2 （三）无线测温系统的优点：

一、安全性高：它通过采用先进的数字温度传感器，避免了传感器输出模拟信号的传输受到电场、磁场的干扰。

二、可靠性高：通过采用先进的扩频通讯、数据纠错、自适应调频技术，有效地保证了数据无线传输的可靠性;另外，无线射频传感技术不受震动以及外界灰尘的影响，测温精度高。

三、智能化水平高：在常规模式下，温度值以分钟间隔进行采集并传输到监控中心，当发生突发事件导致温度升高到报警阈值或温度升速增快时，温度测量节点将进入快速反应状态，持续以秒为间隔密集采集温度并传输报警，从而避免错过任何可能的温升事故。

电力系统测温的方法

电力系统测温的方法

电力系统测温是确保电力设备正常运行和安全运行的重要手段之一。随着电压电流的发展，电力系统中的温度会因为电流过载、电压过高等因素而升高，进而影响电力设备的运行效率和寿命。因此，准确测量和监测电力系统的温度变化对于保障电力系统的安全稳定运行至关重要。本文将介绍一些常见的电力系统测温方法。

一、红外热像仪测温法

红外热像仪测温法是一种比较常见且非接触式的测温方法。它能够通过测量目标物体辐射出的红外辐射能量来获取目标物体的温度信息，且无需直接接触目标物体。

红外热像仪测温法具有测量速度快、准确度高、操作方便等优点。在电力系统中，可以使用红外热像仪对变压器、电线电缆、绝缘子、开关设备等进行测温，通过实时监测设备的温度变化，及时发现潜在的问题，提前采取措施，避免设备故障和事故的发生。

二、电阻测温法

电阻测温法是利用电阻材料在温度变化下的电阻值变化来推算出温度的一种测温方法。根据材料的温度系数与电阻值之间的关系可以推算出材料的温度。

电阻测温法适用于电力系统中需要精确测量的设备，如发电机、变压器、电缆接头等。通过布设测温电阻或测温电阻装置，在设备关键部位固定位置测温，可以实时监测设备的温度变化，提早预警并采取措施。

三、红外测温仪测温法

红外测温仪测温法是一种常见的接触式测温方法，它通过将接触式测温仪放置在目标物体表面，利用热波传感器测量目标物体的表面温度。

红外测温仪测温法具有操作简单、测温速度快的特点。在电力系统中，可以使用红外测温仪对设备的各个部位进行测温，及时发现设备的温度异常，预防设备的过热故障。

四、电缆测温法

电缆测温法是一种通过测量电缆的温度以了解电缆负载和冷却状态的方法。电缆测温法是通过将温度传感器安装在电缆的外皮上来测量电缆的温度。

电缆测温法适用于对电缆进行实时温度检测的场景，通过监测电缆的温度变化，可以判断电缆的负载情况并及时采取补救措施。