高低压成套开关设备智能化控制系统之测温技术的设计与运用

高低压成套开关设备智能化控制系统之测温技术的设计与运用

朱志荣

广州白云电器设备股份有限公司，广东省，广州市，510460

摘要：本文主要介绍了高低压成套开关设备智能化控制系统中测温技术的设计与运用。首先，对于测温技术的设计策略，包括传感器选择与布置策略、温度测量及数据采集策略、温度数据处理与分析策略以及远程监测与自动控制策略。接着，阐述了测温技术在高低压成套开关设备智能化控制系统中的具体运用，包括温度监测与设备保护、温度控制与节能优化、故障预警与维护管理以及温度数据分析与趋势预测。通过合理的设计与运用测温技术，可以提高设备的运行性能和可靠性，降低故障风险和能源消耗。

关键词：高低压成套开关设备；智能化控制系统；测温技术；传感器；远程监测

一、引言：

随着科技的进步和信息化的发展，高低压成套开关设备智能化控制系统越来越得到广泛应用。作为其中的重要技术之一，测温技术在设备运行与管理中发挥着重要的作用。准确的温度监测和控制可以有效保护设备的安全运行，提高设备的工作效率和寿命，同时也有利于设备的维护和管理。

二、高低压成套开关设备智能化控制系统测温技术设计策略

（一）传感器选择与布置策略

在高低压成套开关设备中，常用的传感器类型包括热敏电阻、红外传感器等。热敏电阻可通过电阻值的变化来反映温度变化，适用于接触式测温；红外传感器则通过检测物体散发的红外辐射来测温，适用于非接触式测温[1]。在选择传感器时，需要考虑其精度、响应时间、耐用性等因素，并与实际需求相匹配。

其次，在传感器布置方面，需要根据设备的特点和温度分布情况进行合理布置。关键部位通常是温度较高或容易发生异常的位置，如电机、变压器、断路器等。首先要保证传感器与被测物体的有效接触或在有效测量区域内，以获得准确的温度数据。其次，在布置传感器时，需要考虑传感器与设备的匹配度、安全性和可靠性。传感器应尽可能靠近被测部位，避免受到外界干扰。同时，要注意传感器的保护和密封，以防止其受到损坏和污染。

合理的传感器选择和布置能够保证高低压成套开关设备智能化控制系统测温技术的准确性和可靠性。通过选择适合的传感器类型，并将其布置在设备关键部位，可以有效监测到温度变化，并及时采取相应的措施，以保证设备的安全运行。此外，还要定期检查和维护传感器，确保其工作正常，为智能化控制系统提供准确的温度数据支持。信息设计的传感器选择与布置策略见表1.

表1:信息设计的传感器选择与布置策略

（二）温度测量及数据采集策略

在温度测量方面，需要选择合适的温度测量方法，并根据具体需求和使用环境做出选择。在高低压成套开关设备中，常见的温度测量方式包括接触式测温和非接触式测温。接触式测温方法可以通过热敏电阻、热电偶等传感器直接与被测物体接触来测量温度；非接触式测温方法可以利用红外辐射技术对物体发射或反射的红外辐射进行测量。选择合适的温度测量方法需要考虑测量范围、精度要求、响应时间等因素。通常采用的方法是通过采集器或数据采集模块收集传感器采集到的温度数据，并将其传输给智能化控制系统进行处理和分析。在设计数据采集方案时，需要考虑采样率、数据传输方式、数据存储和处理等方面。合理选择采样率可以确保采集到足够的温度数据以满足分析和控制的需要；选择合适的数据传输方式可以保证数据的实时性和稳定性；数据存储和处理可以通过数据库或云平台等方式进行。

另外，为了提高温度测量和数据采集的准确性和可靠性，在实际应用中还需要进行校准和校验工作。校准是通过与标准设备或方法对比，对传感器和数据采集系统进行调整，以保证测量结果的准确性；校验则是对测量结果进行验证和确认，以确保其可靠性和一致性。校准和校验过程应在规定的周期内进行，并记录在案，以便追溯和管理。

（三）温度数据处理与分析策略

温度数据处理与分析是高低压成套开关设备智能化控制系统测温技术中的重要策略之一。在温度数据处理方面，需进行数据清洗和预处理。数据清洗就是过滤掉异常值、不合理数据或缺失数据等，确保数据的质量和准确性；预处理则包括数据平滑、降噪和插值等操作，以提高数据的可用性和稳定性。此外，还可以对温度数据进行时间序列分析或频域分析，以获取更多的信息和特征。统计分析可以通过计算均值、标准差、极值等指标来了解温度的分布特征和变化趋势；模式识别可以通过训练模型，识别出温度数据中的异常模式或趋势，预测设备可能出现的故障或异常；机器学习则可以通过构建模型并训练，实现对温度数据的智能分析和预测。

此外，还可以将温度数据与其他相关数据进行关联分析。例如，将温度数据与设备运行状态、电流参数等进行关联，以探索温度变化的内在原因和影响因素；或将设备温度数据与环境温度进行对比和分析，了解设备热负荷和热平衡情况。

最后，在温度数据处理与分析过程中，需要及时生成报警和异常处理机制。通过设置合理的阈值和规则，当温度数据超出正常范围时，及时触发报警，并采取相应的措施，如停机、切断电源等，以保障设备的安全运行。

（四）远程监测与自动控制策略

在远程监测方面，需要建立远程监测系统，通过网络连接将设备温度数据传输到中央控制中心或云平台，实现远程访问和监测[2]。可以利用传感器获取设备的温度数据，并通过物联网技术将数据传输到中央控制中心，以便工程师或运维人员随时监测设备温度的变化情况。同时，还可以设置报警机制，当温度超过预设的安全阈值时，即时发送报警信息给相关人员，以便及时采取应对措施。

在自动控制方面，可以根据温度数据的实时变化，自动调控设备的运行状态。例如，当设备温度过高时，系统可以自动启动降温设备或调节环境温度，以保持证设备在安全范围内运行；当设备温度持续上升或超过预设的极限值时，系统可以自动切断电源或触发紧急停机程序，以防止设备过热造成损坏或事故发生。

远程监测与自动控制还可以与其他智能化技术相结合，实现更加精细和智能的控制策略。例如，可以利用人工智能算法对温度数据进行分析和预测，实现基于数据的自适应控制，使设备能够根据不同工况和环境条件自动调整运行参数。也可以与大数据技术结合，对多个设备的温度数据进行集中分析，从而掌握设备的整体运行状况，并进行优化和改进。

三、高低压成套开关设备智能化控制系统测温技术的运用

（一）温度监测与设备保护

在温度监测方面，采用合适的传感器和测温装置对设备的温度进行实时监测。可以安装传感器在关键部位，如电机、继电器、断路器高低压成套开关设备的母线接点、高低压电缆接头、高低压开关触点等，以获取设备关键部位的温度数据。这些传感器可以采用不同类型的温度传感器，如热电偶、温度传感器或红外线测温装置等，根据实际情况选择最合适的测温方式通常测温装置在成套开关设备的安装位置如下图所示。

典型安装示意图

在设备保护方面，根据温度监测结果制定相应的保护策略。当设备的温度超过预设的安全阈值时，及时采取保护措施，避免设备过热导致损坏或事故发生。可以设置报警机制，当温度超过设定值时，即时发送报警信息给负责人员，并触发相应的紧急停机程序，以保护设备和人员的安全[3]。还可以通过控制系统自动调整相关的参数，如降低设备负荷、提高散热效果等，以保持设备温度在安全范围内。并且通过对历史数据的统计和分析，可以了解设备的温度变化规律和趋势，识别潜在的故障模式，提前采取相应的维护和保养措施。同时，通过建立预测模型，可以预测设备未来的温度变化趋势，并制定相应的维护计划，进一步提高设备的可靠性和使用寿命。温度监测与设备保护及其内容见表1.

表1:温度监测与设备保护及其内容

（二）温度控制与节能优化

在温度控制方面，利用测温技术对设备的温度进行实时监测，并根据设定的温度范围对设备进行自动调节。可以使用智能控制器或PLC等设备，结合温度传感器，实时监测设备的温度变化情况，并根据设定的温度阈值来控制设备的运行状态，以保持设备温度在安全范围内。

在节能优化方面，可以根据温度数据进行优化调整，减少能源消耗。通过分析设备的温度变化趋势，可以确定最佳的运行参数和控制策略，以降低设备能耗。例如，在设备负荷较低的情况下，可以适当降低设备运行温度，避免能源浪费；而在设备负荷较高的情况下，可以提高设备温度，以减少能源损耗。此外，还可以采用动态调节的方式，在设备运行过程中根据温度变化实时调整设备的运行参数，以保持设备的高效运行。

另外，还可以结合其他智能化技术来实现更加精细和智能的温度控制与节能优化。例如，可以将温度监测与预测模型相结合，利用机器学习算法对历史温度数据进行分析和预测，以提前判断设备未来温度的变化趋势，进一步优化温度控制策略。同时，还可以与大数据技术相结合，对多个设备的温度数据进行集中分析，以识别出设备之间的能源浪费情况，并提供相应的改进建议。

（三）故障预警与维护管理

通过设置温度阈值，当设备温度超过预设值或温度异常波动时，故障预警系统会自动发送警报通知相关人员。这样可以及时发现潜在的故障情况，避免故障进一步扩大，减少停机时间和生产损失[4]。同时，结合历史温度数据进行分析和比对，预测设备故障发生的可能性，并提前采取相应的维护措施，以减少故障的发生。

根据设备的温度变化情况，及时制定周期性的维护保养计划，对设备进行清洁、检查、润滑等工作，保证设备的正常运行。另外，还可以根据温度数据的分析结果，辅助制定维护决策。例如，判断设备的温度升高是否与附件的松动、散热不良等因素有关，及时调整和修复这些问题，防止故障的发生。此外，还可以借助物联网技术，将温度监测数据与设备运行状态、维护记录等信息进行关联，实现设备智能化的维护管理。

传统的维护方式通常需要人工巡检设备温度，在温度异常时进行处理，但这种方式受限于人员的主观意识和能力，并且容易漏检问题。而借助测温技术和智能化控制系统，可以实现设备温度的自动监测和故障预警，提高故障的发现率和处置效率。同时，还可以远程监控设备温度的变化，在发生异常情况时及时通知维护人员，减少维修人员的出勤次数，提高维修效率，降低维修成本。

（四）温度数据分析与趋势预测

对温度数据的分析和趋势预测，可以帮助用户更好地了解设备的运行状态，并采取相应的措施，提高设备的性能和可靠性[5]。可以通过对历史温度数据的统计和分析，了解设备温度变化的规律和特点。通过采集和记录设备温度数据，可以建立数据库或数据平台，对数据进行整理和分析。可以使用数据分析工具和算法，如统计分析、数据挖掘等，对温度数据进行处理和分析，提取温度的变化趋势、周期性和异常情况等信息。通过分析温度数据，可以发现设备运行中存在的问题和潜在风险，为后续的维护和调整提供依据。

对历史温度数据进行建模和分析，可以建立温度变化的预测模型，如时间序列分析、回归分析等方法。利用这些模型，可以根据历史数据和当前的温度情况，预测设备温度的未来趋势，提前采取措施进行调整和优化。同时，还可以设置温度预警阈值，当设备温度超过或接近预警阈值时，系统可以自动发送警报，提醒用户采取相应的措施，避免温度超过安全范围造成设备故障。

通过温度数据分析和趋势预测，可以为高低压成套开关设备智能化控制系统的运行提供有效的支持。通过分析温度数据，可以深入了解设备的运行状态、温度波动情况等信息，帮助用户及时发现设备故障和异常情况。同时，利用趋势预测，可以提前预知设备未来的温度变化趋势，为用户采取合理的维护和调整措施提供依据，提高设备的可靠性和运行效率。

（五）远程监控与数据管理

在远程监控方面，一个关键的步骤是选择合适的传感器进行温度监测，并将传感器布置在需要监测的位置。传感器可以采集到实时的温度数据，并通过网络传输到监控中心或其他指定的终端设备上。在远程监控的过程中，应确保传感器的准确性和稳定性，以获得可信赖的温度数据。同时，传感器应根据实际情况灵活布置，覆盖到需要监测的关键区域，以确保全面的温度监测。

在数据管理方面，温度数据的采集和存储是十分关键的。采集到的温度数据应维护在一个统一的数据库中，以便后续的数据分析和管理。为了保证数据的安全性和完整性，需要采取相应的数据管理策略，例如数据备份、容灾等[6]。此外，数据的处理与分析也是十分重要的一环。通过对温度数据进行统计、分析和挖掘，可以发现设备存在的问题和潜在的风险，为运维人员提供准确的参考和决策支持。

通过远程监控，监控中心可以实时获取到设备的温度数据，并通过数据管理系统对数据进行存储和分析。同时，监控中心还可以根据设定的规则和算法，对温度数据进行实时分析，一旦发现异常情况或故障预警，可以及时发送警报通知相关人员，并采取相应的措施进行控制和干预，以避免设备的进一步损害。

四、结语：

高低压成套开关设备智能化控制系统中的测温技术在设备的运行与管理中具有重要作用。本文从测温技术的设计与运用两个方面进行了探讨。在设计策略方面，我们提出了传感器选择与布置策略、温度测量及数据采集策略、温度数据处理与分析策略以及远程监测与自动控制策略。在运用方面，我们介绍了温度监测与设备保护、温度控制与节能优化、故障预警与维护管理以及温度数据分析与趋势预测。通过合理的设计与运用测温技术，可以提高设备的运行性能和可靠性，降低故障风险和能源消耗。

参考文献：

[1]历博.高低压成套开关设备的智能化控制系统的设计和发展趋势分析[J].光源与照明,2022(04):135-137.

[2]魏益松,林婷艳.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计[J].电子技术与软件工程,2021(24):190-191.

[3]沈凯.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用[J].电工技术,2020(16):73-74+76.

[4]陈琳.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析[J].数码世界,2020(04):249.

[5]陈德华,罗鹏飞.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计及应用研究[J].科技创新导报,2019,16(22):62+64.

[6]刘德湛.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析[J].电子测试,2019(13):102-103+101.