浅谈基于红外测温技术的开关柜温度监测系统设计问题

云南电网有限责任公司昆明供电局 张 旭

社会经济和电力行业的飞速发展，使得全封闭式高压开关柜被广泛运用至各个电压等级变电站供电系统中，在配电网中彰显出极为重要的作用和价值。现阶段国内变电站实际运用到的测温手段是示温变色蜡片法和红外测温法等，示温变色蜡片法的实际温差较为明显，实用性并不理想；红外测温法难以实现合理测量目的，无法透过设备外壳分析出设备的高温情况，因此体现出限制性。需要根据实际的工作需要，设计出较为合理、实用性强、精度理想的温度监测系统，方便对开关柜中的温度实现非接触式测量，保证用电的安全与可靠。

开关柜温度监测系统重点使用了非接触式红外测温和GSM 遥信传输等技术手段，实现对开关柜中易产生的高温缺陷部位实时测温，保证及时的掌握相关的情况。此类系统在设备现场可及时将报警信号发布到位，同时还可让温度数据实现远程传输，方便运维人员及时采取应对措施，合理地消除高温缺陷。通过将该类系统科学的使用，设计过程中的相关要领值得进一步探索和分析。

1 红外测温开关柜温度监测系统的概念及特点

1.1 概念

红外温度监测系统重点是通过一定数量的可独立工作网络红外热像仪监控系统作为重要的前提条件，运用星型拓扑联接的电网辅助监控系统，使得开关柜中某些部位得以合理的监控到位。红外温度监测系统一般会运用到非接触式监测方式，实现与高压系统的科学分离，彰显出理想化的作业速度，测量的范围十分广泛，不会对被测设备产生一定的干扰作用，可明显提升相关监测工作效能。红外温度监测系统一般会运用至大型变电站设备中，对维护和管理工作起到了深刻的影响。

1.2 特点

容错性。基于红外测温技术的开关柜温度监测系统体现出理想的容错性特征，适当地避免了误操作产生的影响，能够合理规避系统崩溃的问题[1]。

功能性。监控中心系统可对各个变电站的图像信息合理的监测，同时还可实现实时监测目的，保证了图像信息的及时获取和分析。任意开关柜的红外历史图像也可回放，为相关工作的开展提供了便利条件。对温度信息能够实时的分析，体现出存储热成像和生成报告等多种多样的功能。系统本身的具备的自动巡检功能较为强大，能在设定的特定间隔时间中对全站的监控点完成图像巡检，由此保证了相关工作开展的时效性，也可实现对巡检对象的任意设定，体现出极为优良的应用成效。

音画联动。系统能依照报警信号的基本位置合理切换监控的具体画面，保证做到音画”联动。在接收相应的报警信号后还可将红外装置进行录像的位置加以指定，保证更好地为后期调查创造出理想条件。报警信号可实现自动化保存，之后生成相应的处理报告，以此为基本任务的落实稳固基础。

2 红外测温开关柜温度监测系统的应用价值及介绍

开关柜温度监测系统实时监控并分析开关柜温度情况，能直接影响到电力系统的安全运行，同时还能让开关柜获取较为可靠的支持。变电站的开关柜数量较多，多数变电站的开关柜并未设置红外在线监测系统，多是采取人工手持测温仪器进行测温分析，巡检的方式为不定期温度检测，测温仅是对开关柜观察窗内的情况进行分析，关于柜内设备的具体状态无法掌握，精准度并不理想[2]。此类人工测温的手段并不能保证精准性，同时还存在较多不确定性，难以及时、实时的反馈开关柜中相关设备的温度情况，也无法让工作人员判断出柜内的异常和故障问题，在处理应急事件和突发情况时常体现出滞后性，埋下更多的安全隐患。

高压开关柜属于变电站系统中非常关键的组成部分，对于安全性提出了极为严格的要求。据某供电局历年的实际运行情况分析，开关柜中设备的发热缺陷时常表现出来，直接威胁到电网的平稳运行过程。现阶段很多的变电站开关柜未能设置红外测温窗口，即便部分开关柜中设置了对应的监测窗口，但测温成效并不显著，柜内设备的测温工作无法合理推进。需在开关柜中合理安装在线测温监测装置，通过实时关注现场运行的设备情况，借助于非接触式测温过程明确温度变化的趋势。如发现温度的异常状态，系统能及时将报警信号传输给值班人员，由此为其处理相关的事件争取时间，避免安全事故。可见合理的配置或是开发具有实用价值的在线监测系统，能满足当前变电站稳定运行的需要，同时还能确保安全生产的目的顺利达成。

红外测温技术下开关柜温度监测系统的基本组成部分有温度采集模块、数据处理模块和数据显示模块、声光报警模块等。在变电站中，该系统重点是运用了红外测温技术，能与测量点保持着一定的距离，实现非接触式测温目的，妥善处理了高压隔离和传感器温度较高的问题，响应速度较高且精度十分理想[3]。装置一般会安装于金属柜门内侧，通过实时监测并显示出开关柜中关键部位温度，对于开关柜的具体运行状态不会产生任何的影响。

数据显示模块通常会布置于透视观察窗口处，由此为运维人员的检查记录工作提供便利。在装置中设计有声光报警模块，目的是在温度达到或即将超出设定值后发出相应的报警信号，由此方便巡视人员及时掌握基本情况，明确高温缺陷所在，采取合理化的应对方案妥善解决相关的异常问题，如温度已达到或明显低于报警温度值时装置会及时将报警信号自动取消。该装置中设计了GSM 遥信报警模块，如出现高温情况能及时将温度数据通过短信的形式加以发送，使运维人员直接掌握第一手资料，在短时间内进入现场检查并处理相关问题。短信查询功能的存在便利了工作人员的处理过程，能远距离查询开关柜中的温度，对于一切情况及时的掌控。

3 基于红外测温技术的开关柜温度监测系统设计问题

开关柜温度监测系统能将巡视收集到的红外热像处理分析为温度信息，使其自动生成特定测温目标温度图和报告。系统自动巡检阶段若是发现具体部件测得的温度超出了预设数值，系统便会自动向系统中心发送相应报警信号。开关柜的温度监测系统涵盖红外测温探头和数据采集系统等，开关柜应适当配置完整的温度监测设备，方便对开关柜的基本运行情况详细的掌握[4]。

3.1 系统整体设计

测温探头。为收获更加科学的数据信息需合理运用探头装置，这对于信息的获取具有较大帮助。应及时安装红外在线测温探头，使其负责好开关柜温度的监测工作，探头应和电脑相互连接，借助于RS485网络线将热成像数据传输至数据采集系统的内部。整个过程需重点注意红外测温设备的情况，必须使其覆盖开关柜的重要监测位置。

数据采集系统。数据采集属于一项至关重要的任务，主要由监视中心控制电脑完成基本操作，实现对数据的合理传输。数据采集最为重要的一点便是将红外装置传输的图像加以传递，同时还需对其展开科学的处理，保证其显示的成果符合基本的需求，能反映出基本的温度数值。设置报警装置后，监测温度达到上限后会及时传送警报，将获取到的数据资料和报警信号远程传递给数据监测管理系统。

数据监测管理系统。数据监测管理系统的作用显著，其主要是完成信息的管理和处理，能直接影响到变电站运行状态，为后续工作的开展提供可靠的参考意见。在这个系统中，最为重要的工作内容便是借助于中心电脑让数据采集系统传递的数据内容得以有效的整理并合理的分析，通过网络总线的通讯口使得处理的结果及时地取得，之后将其传送至整个变电站的综合自动化系统内部。

3.2 硬件设计

开关柜的温度监测系统结构较为复杂，但结合其基本的作业流程加以分析，能详细解读出不同设计方案的意义[5]。红外传感器MLX90614属于非接触式红外线温度感应芯片，其本身的测温范围达到-40～125℃。MLX90614在信号调节芯片中合理运用了较为先进的低噪音放大器，能彰显出自身的应用优势，除低噪音外还能将相关信息放大处理，便于运维人员掌握实际的情况。17-bitADC 和功能强大的DSP 元件在其中发挥出积极的利用价值，让高精度温度测量的目的顺利的达成。TC35是Siemens 公司推出的无线通信GSM 模块，能快速、安全实现系统中数据传输的服务，同时还能将短消息服务落实到位，体现出较强的稳定性，不会受到其他因素的干扰，拥有着较为广阔的覆盖面。

单片机芯片STC89C52RC 抗干扰能力超强，宽电压且不易受到电源抖动的影响，宽温度范围在-40℃到85℃。其在具体应用时可对其他模块进行科学的控制，完成温度在线监测的指标，同时也具备高温报警功能。声光报警模块让声音和灯光完美结合起来，通过彰显出各自的优势，在声音的反馈中初步确定报警的来源，之后对灯光信号合理的观察实现精准定位，寻找到高温故障的开关柜。装置借助于强磁铁吸附的功能，实现在金属柜门内侧的合理固定，整个安装的过程十分的简易。

3.3 软件设计

系统运行程序设计流程较为复杂，当完成系统初始化后便会逐步进入到无限循环的温度采集流程中，这个递进的过程就是系统具体作业的过程。运用Keil C51软件编译C 语言程序，设定出具体的温度限定值，分别是T1和T2。根据实际需求划分出三个不同的温度状态，正常温度为T ≤T1时绿灯亮起，蜂鸣器不会发出任何声响；异常高温是T1T2，此时红灯亮起，蜂鸣器发出声响。间隔一段时间后报警短信息发送给运维人员，格式是“Normal temp＜45 ℃，Atemp=31.5 ℃，Btemp=31.2 ℃，Ctemp=31.6℃”。此系统的遥测功能显著，可实现远程查询的目标，对温度数据进行实时分析。

4 基于红外测温技术的开关柜温度监测系统的应用

红外测温技术的开关柜温度监测系统的应用应结合设计的过程展开详细分析，同时明确变电站的基本运行状态，确保相应的系统能够发挥出理想的应用价值，凸显出自身的优势之处。

现场应用：将开关柜温度监测系统分别放置于高压开关柜中试运行，对开关柜中三相电缆接头温度展开实时监测，可明确具体的功能达标情况，了解到基本的运行状态。以某变电站的具体实践情况分析，红外测温技术的开关柜温度监测系统运用效果显著，实现了预期的功能，运行的状态理想。因当前实际选用的开关柜运行状态优良，电缆温度始终处于合理化范围内未收到报警信号，装置的实际运用效果符合预期。在变电站中因多种设备的存在，使得维护和管理的难度明显提升，若遇到异常情况时未能合理的解决将会给整个变电站造成影响，甚至会威胁到人身安全，需重视先进系统的科学运用，使用合理手段保证设备稳定可靠的运行。

效果检验：为更好验证系统成果，应结合上述提及到的设计方案结合变电站情况合理的分析，促使系统在实际运用时真正发挥出监测效力，保证满足红外测温技术下开关柜温度监测标准。运用温度校验仪MX824-J 模拟产生高温分析装置测温的准确度和实际报警情况，设定的温度限定值分别是T1=45℃、T2=75℃。根据基本的检查情况概述，误差范围控制在0.6～-0.6℃，实际的精准度可靠符合现场应用的基本要求。温度报警动作正确，短信发送情况合理，在延时范围内动作到位。温度监测系统对开关柜中电缆头的温度检测精度和报警准确性均符合现场的基本应用。