温度在线监测

1、 系统结构

 

 

HDGW-100型高压设备温度在线监测系统由若干HDGW-100型光纤式温度在线监测仪（包括监测仪主机、HDGW-100T型光纤式温度传感器和光纤）、HDGW-100N型网络控制器及系统软件组成(如图一)。监测仪可以作为温度监测单元独立安装。

HDGW-100T型光纤式温度传感器附于高压设备的表面，采集其温度，通过光纤将数据传送给监测仪主机。监测仪主机将接收到的数据在LCD液晶屏上显示，同时监测温度是否超限，当温度超限后，输出报警信号。

每一台HDGW-100型光纤式温度在线监测仪有一个RS485总线接口，多台监测仪通过总线可以组成监测系统，最多可以接254台监测仪，传输距离最长1200米，监测系统通过HDGW-100N型网络控制器，采用TCP/IP协议与局域网互联。局域网中可以挂接一个服务端和多个查询端，实现温度显示、历史数据的记录和分析、报警状态记录等功能，帮助运行人员监测和分析监测点的过热情况，预测出故障发生的部位，保证设备的安全运行。

2、 系统用途

发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电气设备，在长期运行过程中，开关柜中的触点和母线接点等部位因老化或接触电阻过大，在大电流情况下该处的热功率很大，其结果是接头发热严重，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重的故障，破坏供电的安全可靠。近年来，在发电厂和变电站已发生多起开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。通过测量开关柜内触点或接点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内空间狭小并有高压，人工巡查测温十分不便，且使用常规的测温方法无法对温度进行实时在线监测，因此使用光纤式温度监测仪是保证高压开关柜安全运行的重要手段。

电力电缆过热故障可引起火灾并导致大面积电缆烧损，造成被迫停电，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过对事故的分析，电缆接头过热是引起电缆火灾的直接原因，主要是由于接头压接不紧、接头氧化等导致接触电阻过大，长期的高温运行使绝缘下降并击穿，而造成重大事故，所以对电缆夹层、沟道、大型电缆隧道等电缆密集区域的电缆的表面温度、接头温度实施在线监测是保证安全运行的重要手段。

在对高温点进行监测时，将光纤式温度传感器紧贴在被测目标表面，在取得了温度数据后，通过光纤传送到监测仪，再通过485总线或网卡上传到计算机系统，并对数据进行分析判断，提前做出过热预报警，使得温度过热情况在演变成火灾事故之前被及早发现。

主要应用范围：

(1) 变电站高压开关柜触点温度在线监测及过热预警（如图二）；

(2) 变电站高压母线接点温度在线监测及过热预警（如图三）；

(3) 变电站高压电缆接头温度在线监测及过热预警；

(4) 地下电缆在线温度监测及过热预警；

(5) 电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、干式变压器、箱式变电站温度在线监测及过热预警。

 

 

       

 

3、 系统特点及与其它测温方式的比较

3.1 系统特点

(1) 安全性：长期以来，高压设备的运行温度很难测量，例如开关柜触点、母线接点、电力电缆接点等，被测量的位置一般裸露高压，且空间狭小，电场干扰大，通常的温度测量方法使用十分不便。HDGW-100 型光纤式温度在线监测仪采用光纤进行高压隔离和信号传输，利用光纤固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，从根本上解决了高压设备运行温度不易监测的难题。

(2) 实用性：HDGW-100 型光纤式温度在线监测仪具有极高的可靠性和安全性，以及相对低廉的价格，可以安装到每台高压开关柜或设备上(如图四、图五)。

(3) 先进性：HDGW-100 型光纤式温度在线监测仪配备标准通讯接口，可联网运行，通过计算机网络，实现对设备的远程监控，可记录运行温度的数据，为设备检修提供依据，并实现设备过热故障的预报警。

 

 

 

 

                             

 

3.2 与其它测温方式的比较

(1) 与普通测温的比较：通常的温度测量方法主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现，这些温度传感器都需要金属导线传输信号，由于无法保证具有稳定的绝缘性能，从而无法在高压设备上使用。

HDGW-100T型光纤式温度传感器采用光纤传输温度信号，光纤具有优异的绝缘性能，能够隔离设备的高压，因此光纤式温度传感器能够直接安装在带电高压设备上，准确测量高压设备的运行温度，实现对高压设备温度的在线监测。

(2) 与红外测温的比较：由于开关柜、电缆接头等空间狭小，无法安装红外测温探头（因为探头必须与被测量物体保持一定的安全距离，并需要正对被测物体的表面），且无法使用手持红外进行人工巡检。HDGW-100型光纤式温度在线监测仪的光纤可以根据设备的内部结构合理布线，不影响设备的运行，满足空间狭小、无法人工巡检的高压设备温度的监测需要。

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪采用光纤传导信号，不受高压和环境的干扰，监测仪所带的光纤式温度传感器能够安装到带电物体的表面，直接测量带电物体的温度，而红外测温为非接触式测温，易受环境及周围电磁场的干扰，需人工操作，无法实现在线测量。

(3) 与光栅光纤测温的比较：光栅光纤测温同样具有抗电磁干扰、电绝缘性好、测温精确等优点，特别是体积小，但是其价格昂贵、起点价位高、不适合小点数、多单元的现场测量和现场显示。HDGW-100型光纤式温度在线监测仪和光栅光纤测温相比具有绝对低廉的价格，特别适合小点数、多单元的现场测量显示，使得该监测仪可以安装到每台高压开关柜或设备上。

4. 监测仪的工作原理及结构

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪包括监测仪主机、HDGW-100T型光纤式温度传感器和光纤（如图六）。

光纤式温度传感器，放置在被测目标表面，测量其表面的温度，如高压开关柜内的触点、母线接点、电力电缆接头。光纤式温度传感器是由测温晶体、光纤调制器和光纤接口三部分组成，测温晶体用于测量温度，并将测得数据传到光纤调制器，光纤调制器将测得数据调制成光信号，并将光信号通过光纤传到监测仪主机。

监测仪主机安装在机柜面板，显示每个被测点的温度值，并可将温度值通过RS485接口上传到计算机网络作进一步处理，实现温度的集中式在线监测。通过实时监测高压设备的运行温度，可确定被测点的过热程度，当发生超温或温度上升速率超限时，仪器输出报警信号。

 

5. 主要技术指标及使用条件

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪（如图七）主要技术指标及使用条件见表1。

 

 

6. 功能介绍

6.1 HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机主要功能

 

 

监测仪主机如图八。

(1) 温度显示功能

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机具有6个ST光纤接口，能够支持6个光纤式温度传感器，实现6通道的温度测量。

带背光的LCD液晶屏能同时显示6个通道的温度数值，并且具有显示温度报警和传感器故障等信息的功能。

(2) 报警功能

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机具有多种报警功能，每个测温通道都可以设置独立的温度报警值，设置值可以通过RS485接口下载。

当发生温度超限时，报警信息在LCD液晶屏上显示，同时继电器报警输出，用于外部设备控制。

(3) 通讯功能

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机具有一个RS485接口，用于和计算机或与HDGW-100N型网络控制器通讯，通讯协议采用标准通讯协议，对用户开放，方便用户进行二次开发。

(4) 接线端子的功能定义

HDGW-100型光纤式温度在线监测仪的电气连接采用可插拔的接线端子(如图九)，其功能定义如表2：

 

 

6.2 HDGW-100T型光纤式温度传感器主要功能

HDGW-100T型光纤式温度传感器采用一体化结构，传感器的一个侧面用于检测温度。该传感器因体积小巧，是最常用的温度测量传感器，它可测量开关柜内开关触头、引出线端接头、母线接点以及电缆接头等位置的运行温度。该温度传感器的外形如图十所示，温度传感器尺寸为： 5cm（长）X 3cm（宽）X 2cm（高）。

 

 

7. 软件说明

HDGW-100型高压设备温度在线监测系统通过网络接口与局域网连接（局域网内可以挂接多个HDGW-100系统），将现场的数据信息远传，并且为用户配备了功能齐全、界面友好的软件，用户可以通过网络监视任何一个HDGW-100系统的温度测量结果，并对运行温度的测量结果进行数据分析。

软件分为服务端和查询端两部分，主要功能如下：被测设备系统图显示功能；温度数据的实时显示功能（如图十一）；温度曲线的实时显示功能（如图十二）；历史数据、曲线、事件的存储、查询、打印等功能（详细功能参见软件用户手册）。

 

 

 

                            

                            

8. 项目施工

8.1 项目施工内容

(1) 安装HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机；

(2) 安装HDGW-100T型光纤式温度传感器；

(3) 光纤的铺设；

(4) 通讯电缆及电源线的铺设（组为网络时需要）；

(5) HDGW-100N型网络控制器及软件安装（组为网络时需要，选装）；

(6) 通电调试。

8.2 施工组织准备

现场施工人员对施工现场进行勘察，明确现场作业环境，为现场安装中可能出现的问题做必要的准备。在项目施工前，召开施工准备会议，使各个部门明确施工的内容、进度和具体的实施办法，做好一切施工前的准备工作。

8.3 施工步骤

项目施工主要分以下几个阶段进行：光纤式温度在线监测仪主机的安装，光纤式温度传感器的安装，光纤及电缆的铺设，网络控制器及软件的安装，通电调试。

(1) HDGW-100型光纤式温度在线监测仪主机的安装

光纤式温度在线监测仪主机为LCD液晶屏显示，可直接嵌入到开关柜前柜门上。在开关柜方便观察的位置，使用开孔器或曲线锯开孔，开孔尺寸见图十三，安装方法见图十四、图十五、图十六、图十七、图十八。

面板开孔尺寸（单位：mm）：

 

                   

 

 

                             

                                     

 

 

 

(2) HDGW-100T型光纤式温度传感器的安装

HDGW-100T型光纤式温度传感器有一个侧面是测温面，为了准确测量物体表面的温度，应保证传感器的测温面与被测物体的表面紧密接触。

在安装光纤式温度传感器前，首先要找到传感器的测温面，每一个传感器的侧面有一个方向标识，箭头的反方向为传感器的测温面（如图二十）。将测温面涂好硅胶贴到被测物体表面，并用尼龙扎带将其固定。安装传感器如图十九、图二十、图二十一。

 

             

 

 

 

(3) 光纤的铺设

将光纤一头和光纤式温度传感器的ST接口接好，另一头和监测仪主机连接好，将光纤根据现场条件使用尼龙扎带固定，剩余部分盘起并用扎带固定好。

HDGW-100T型光纤式温度传感器与光纤被设计为可拆卸的结构，接口为标准的ST接口，这种设计可根据不同的现场环境，选择不同长度的光纤。传感器和光纤的连接方法：将传感器光纤接口的防尘帽逆时针旋下，将光纤接头上的定位点和传感器光纤接口的定位缺口对正，将光纤插头插入并顺时针旋转至锁定位置，即安装完成。

光纤式温度传感器与监测仪之间采用多模光纤连接，每个传感器在定货时配备5米长的光纤，如需增加长度，需单独订购。

注意：光纤的弯曲半径不能小于20mm，移动设备不能对光纤有强烈拉伸，不能有卡挤现象。

光纤的铺设如图二十二、图二十三所示。

 

 

 

(4) 通讯电缆及电源线的铺设（组为网络时需要）

电源线采用RVVB 2×0.75mm2的电缆，多台监测仪可以用一组电源供电，也可以用不同的电源就近供电。

温度在线监测仪和计算机或网络控制器，是通过RS485总线传送数据的，它们之间需要铺设通讯电缆，通讯电缆需要使用2×0.5mm2的屏蔽双绞线，依次串接需要连接的各监测仪。双绞线分别连接RS485的A、B，屏蔽线的一端接机壳。

电缆铺设在电缆桥架上和电缆沟内，在桥架上的电缆要用尼龙扎带固定在桥架上，在电缆沟内铺设电缆时，翻、盖电缆盖板时需谨慎，防止损伤电缆，其它地方铺设电缆需使用电缆槽或PVC护管。

(5) HDGW-100N型网络控制器及软件的安装（组为网络时需要，选装）

网络控制器安装在监控室内，使用网线和局域网相连。软件的服务端安装在局域网的服务器上，查询端安装在局域网内任意计算机上。

(6) 通电调试 

接通电源，查看监测仪温度测量、显示等功能是否正常。

8.4 项目验收

项目结束后，由项目负责人会同有关技术人员，按照设计方案中规定的指标对项目进行初步验收，如在初步验收中发现有不足之处将立即进行整改。整改完成后再进行复验，复验通过后，由项目负责人报有关部门进行正式工程验收。

9. 应用实例

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.注意事项

 (1) 如果发现产品周围有烟雾、异味、奇怪的声音或其它任何异常时，请立即关闭

系统电源并尽快与我公司技术支持人员联系；

(2) 出现故障，请勿自行打开维修，否则可能损坏产品，并有触电的危险；

(3) 光纤的接头需要特殊工艺熔接，切勿剪断；

(4) 光纤的弯曲半径不能小于20mm，移动设备时不能对光纤有强烈拉伸，不能有卡挤现象；

(5) 光纤式温度传感器内部采用高性能的锂电池供电，电池使用寿命为4～7年，用尽可以更换。