淮亞利

安科瑞電(dian)氣(qi)股份(fen)有限公司 上海(hai)嘉定(ding) 201801

摘要：針對高壓帶電設備溫度檢測(ce)的(de)(de)現(xian)狀，提出采用無(wu)線測(ce)溫技術的(de)(de)高壓帶電設備無(wu)線測(ce)溫系(xi)統(tong)(tong)，從結構、組(zu)成及數據(ju)傳輸方式(shi)三方面對該系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)設計進行分析，并說(shuo)明(ming)該系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)應用情(qing)況及效果。

關(guan)鍵(jian)詞：高壓(ya)帶電設(she)備；無線測溫；無線中繼站；測溫終(zhong)端

1 高壓帶(dai)電設備溫度(du)檢測現狀(zhuang)

高壓帶電設(she)備的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)至關重要(yao)，如(ru)果缺陷(xian)(xian)（如(ru)接觸(chu)性(xing)能不(bu)良）或(huo)故(gu)障(zhang)(zhang)而致(zhi)使其(qi)溫度升(sheng)高，不(bu)及(ji)時(shi)診 斷并排除，會導致(zhi)其(qi)長時(shi)間高溫運行(xing)，嚴(yan)重破(po)壞絕(jue) 緣，大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)縮(suo)短設(she)備的(de)正常運行(xing)壽命(ming)，并且會逐(zhu)漸演變惡化(hua)形成事故(gu)或(huo)損壞設(she)備，影響整個電力(li)系統(tong)的(de)正常工作(zuo)。掌握電力(li)設(she)備的(de)發熱規(gui)律及(ji)其(qi)溫升(sheng)狀況， 分(fen)析各(ge)種(zhong)設(she)備缺陷(xian)(xian)及(ji)故(gu)障(zhang)(zhang)狀態，可(ke)有(you)效(xiao)診斷設(she)備故(gu)障(zhang)(zhang)，因此，及(ji)時(shi)、準確的(de)測出電力(li)設(she)備內部各(ge)個關鍵點(dian)的(de)溫度具有(you)重大(da)(da)(da)意(yi)義。

目前高壓帶電設備溫(wen)度(du)測量的方法主要有示溫(wen)蠟片、紅外測溫(wen)、光纖測溫(wen)和無線測溫(wen)４種。

ａ．示(shi)溫(wen)(wen)蠟(la)片。在高壓設備的易過(guo)熱點貼上熔點不(bu)同（不(bu)同顏色(se)）的示(shi)溫(wen)(wen)蠟(la)片，通過(guo)觀察示(shi)溫(wen)(wen)蠟(la)片的熔化情況來大致(zhi)確定溫(wen)(wen)度(du)范圍，該(gai)方法準確度(du)低、可靠(kao)性差，不(bu)能進行定量(liang)測量(liang)，且需要人工操(cao)作(zuo)，效率不(bu)高。

ｂ．紅外測(ce)(ce)(ce)溫。紅外測(ce)(ce)(ce)溫是用熱像(xiang)儀(yi)(yi)(yi)或點溫儀(yi)(yi)(yi)對設備(bei)進(jin)行監(jian)視(shi)，可以分(fen)為人工(gong)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)和自動(dong)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)，人工(gong)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)只能測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)當時(shi)的情況，不(bu)能實(shi)現(xian)(xian)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)(ce)(ce)和及時(shi)告(gao)警。自動(dong)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)可以實(shi)現(xian)(xian)在線監(jian)測(ce)(ce)(ce)，但紅外 熱像(xiang)儀(yi)(yi)(yi)自身結構復雜，價格昂(ang)貴、阻(zu)礙了(le)其在電力系 統的大規模應用。

ｃ．光(guang)(guang)(guang)纖(xian)測溫。光(guang)(guang)(guang)纖(xian)溫度在線測溫采用光(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)遞信號，但(dan)其運行不(bu)穩定，因為傳(chuan)感器與測溫儀(yi)表(biao)之間采用光(guang)(guang)(guang)纖(xian)連接，檢修(xiu)時光(guang)(guang)(guang)纜很容易被碰斷(duan)；安裝工作量(liang)大，需要改造原有設備(bei)；隔離高壓的光(guang)(guang)(guang)纖(xian)表(biao)面可能受到(dao)污染，將導(dao)致光(guang)(guang)(guang)纖(xian)沿面放電。

ｄ．無線(xian)測(ce)溫。無線(xian)測(ce)溫即建立(li)無線(xian)傳感器網(wang)絡(luo)，由安裝在監測(ce)區域內大量的傳感器節點組成，通 過無線(xian)通信(xin)方式(shi)形成的一個網(wang)絡(luo)系統，采集網(wang)絡(luo)覆 蓋(gai)區域中感知對象的信(xin)息(xi)，并發送給觀察者。目前， 無線(xian)信(xin)號的電磁(ci)兼容(rong)性和測(ce)溫節點的低(di)功耗性能(neng)需進一步完善。

2 高壓帶電設備無線測溫系統的設計

高(gao)壓帶(dai)(dai)電設(she)(she)備無線(xian)(xian)(xian)測溫系(xi)統（簡稱“無線(xian)(xian)(xian)測溫系(xi)統”）采用(yong)無線(xian)(xian)(xian)射頻(pin)模(mo)塊與(yu)數字溫度(du)傳感器(qi)相(xiang)結合的方(fang)(fang)法，將(jiang)溫度(du)傳感器(qi)安(an)裝到變(bian)電站(zhan)(zhan)設(she)(she)備的帶(dai)(dai)電接頭觸點(dian)上(shang)，在線(xian)(xian)(xian)實時測量該(gai)點(dian)溫度(du)后，以(yi)無線(xian)(xian)(xian)方(fang)(fang)式(shi)將(jiang)數據(ju)上(shang)傳至電力自動(dong)化(hua)系(xi)統集中顯示，使值班人員在遠端監(jian)視設(she)(she)備溫度(du)，了解(jie)設(she)(she)備運行狀態(tai)。當被測點(dian)溫度(du)超過預先設(she)(she)定的閾值時，系(xi)統發出超溫報警信(xin)號(hao)，提醒及時消(xiao)除事故隱患。該(gai)系(xi)統可在常規變(bian)電站(zhan)(zhan)、箱式(shi)變(bian)電站(zhan)(zhan)、小型(xing)化(hua)變(bian)電站(zhan)(zhan)等處使用(yong)。

2.1 系(xi)統結構

組建(jian)無線測溫系(xi)統(tong)需(xu)要2個環節，一(yi)(yi)是測溫(wen)(wen)節點(dian)的(de)設計，另一(yi)(yi)個是網(wang)絡的(de)構(gou)成。無(wu)線測溫(wen)(wen)系統采(cai)用先將采(cai)集數據匯聚于一(yi)(yi)點(dian)，再(zai)通(tong)過遠程（GPRS／CDMA）無線網(wang)絡或串行通信(xin)的方(fang)式(shi)傳輸到監(jian)控端，實現無線 傳輸的技(ji)術方(fang)案。無線測溫系統結(jie)構見圖1。

圖(tu)1 無(wu)線測(ce)溫系統結(jie)構

2.2 系統組成

無(wu)線測溫系(xi)統包括3個設備部分及1套(tao)后(hou)臺軟件(jian)，分別(bie)為無線匯集終端、無線測(ce)溫終端、無線中繼站、測(ce)溫后(hou)臺軟件(jian)，實現對電力(li)設備的在線溫度測(ce)量和預警。

2.2.1 無線測溫終端

無線測溫終端由高(gao)(gao)能電池供電，減(jian)少高(gao)(gao)低壓之間的(de)電氣，采用全數字方式工作，溫度傳感器附著在發熱點（高壓母線或高壓開關）上，并由一段數據線和無線數據變換器相連接，該終端附著在高壓母線或高壓開關上并長期工作在高壓環境中。測溫終端具有高絕緣性和抗電磁場干擾性，實時監測并可根據需要向控制中心傳輸溫度數據。相關技術指標為：大輸出功率≤10mW；遠傳輸距離≥200m（無阻(zu)擋）；發(fa)射電流17mA；電源為可(ke)自(zi)供電、可(ke)更換的電池(chi)，電池(chi)壽命(ming)3～5年(nian)；測量溫度為－40～125℃；測量精(jing)度±0.5℃；防水級別為IP68；符合（GB／T2423.1）《電工電子(zi)產(chan)品環境(jing)試驗 第1部分：試驗方法 試驗A：低溫》和GB／T2423.2《電(dian)工電(dian)子產品環境試驗 第2部分：試(shi)驗(yan)方法 試(shi)驗(yan)B：高溫》的(de)要求，適于(yu)在氣候條件惡劣(lie)的(de)地區及戶外使用。

2.2.2 無線匯集終端

無線(xian)(xian)(xian)匯集終端在(zai)某(mou)頻段上(shang)實現和多個無線(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)終端采(cai)集溫(wen)度數據的通信(xin)，并可以向無線(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)終端發(fa)送指(zhi)(zhi)令，在(zai)整(zheng)個測(ce)溫(wen)系統中處于(yu)核心地(di)位，由它來(lai)調節(jie)整(zheng)個無線(xian)(xian)(xian)通信(xin)網絡(luo)。通過連(lian)接計算機(ji)上(shang)的設置軟件實現對(dui)無線(xian)(xian)(xian)測(ce)溫(wen)終端的設置，一般安裝在(zai)主控室。相(xiang)關技(ji)術指(zhi)(zhi)標為：可多組（32組(zu)）管理無(wu)線測溫終(zhong)端；與計算機接口采(cai)用RS485標準串(chuan)口；利(li)用電源適配器AC220供電；大輸出(chu)功率≤10mW；遠傳輸距離≥200m（無(wu)阻擋）；符合GB／T2423.1和(he)GB／T2423.2的(de)要(yao)求，適(shi)于在氣候條件惡劣(lie)的(de)地區使用。

2.2.3 無線中繼站

無(wu)線(xian)(xian)中繼站采用無(wu)線(xian)(xian)防(fang)沖突組網技(ji)術，可多通道雙向傳輸數(shu)據，分組管理無(wu)線(xian)(xian)測溫終(zhong)端，實現數(shu)據中轉(zhuan)，在(zai)此基(ji)礎上可添加CDMA/GPRS模塊。是否使用無(wu)(wu)(wu)線中繼(ji)站由(you)各測(ce)溫終(zhong)(zhong)端(duan)所處的(de)物理位置決定，測(ce)溫終(zhong)(zhong)端(duan)與無(wu)(wu)(wu)線匯集(ji)終(zhong)(zhong)端(duan)處于有效(xiao)的(de)通信距(ju)離內，則無(wu)(wu)(wu)須(xu)增加無(wu)(wu)(wu)線中繼(ji)站。無(wu)(wu)(wu)線匯集(ji)終(zhong)(zhong)端(duan)安裝在控(kong)制中心，控(kong)制中心計算機軟(ruan)件實時監控(kong)每(mei)個點溫度的(de)變化(hua)，掌握(wo)整個高(gao)壓系統的(de)發熱(re)狀況，進而做出正確的(de)決策。相關技(ji)術(shu)參數如下：可多組（32組）管理無線測(ce)溫(wen)終端；利用電源適配(pei)器(qi) AC220供電或電池(chi)供電；通過配(pei)套設施可(ke)以快捷、輕松建(jian)立不(bu)受地形隔間(jian)限制的(de)網絡；大輸出功率≤10mW；遠(yuan)傳輸距(ju)離≥300m（可(ke)視距離）；發(fa)射電流17mA。

2.2.4 測溫后臺軟件(jian)

測(ce)溫(wen)(wen)后臺(tai)軟(ruan)件具(ju)備高溫(wen)(wen)報警功能，當被(bei)(bei)測(ce)設備溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)達到設定溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)后，后臺(tai)軟(ruan)件立即彈出被(bei)(bei)監測(ce)廠站一次接線圖(tu)及文字(zi)報警條(tiao)，并進(jin)行聲(sheng)音告警。系 統(tong)自(zi)動檢測(ce)每個(ge)(ge)測(ce)溫(wen)(wen)點(dian)的(de)變化過程，當出現(xian)某個(ge)(ge)測(ce) 點(dian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)持續升高時，系統(tong)自(zi)動進(jin)行聲(sheng)音及文字(zi)提示(shi)(shi)。所有測(ce)點(dian)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)曲線都可以日曲線、月曲線、年曲線 的(de)方(fang)式顯(xian)示(shi)(shi)，并且可以采用平均(jun)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)、溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)、低 溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)等(deng)統(tong)計方(fang)式顯(xian)示(shi)(shi)，見圖(tu)2，溫(wen)度(du)變化趨勢一目(mu)了 然；各種溫(wen)度(du)數據（包括統計數據）都可以生成(cheng)報表。

圖2 測溫(wen)軟件溫(wen)度曲線(xian)顯(xian)示界面(mian)示意

2.3 數(shu)據傳(chuan)輸方(fang)式

無(wu)(wu)(wu)線(xian)測(ce)溫終端(duan)(duan)把(ba)溫度(du)信(xin)號通過(guo)無(wu)(wu)(wu)線(xian)的(de)方式直接(jie)或(huo)經過(guo)無(wu)(wu)(wu)線(xian)中繼站傳送給(gei)無(wu)(wu)(wu)線(xian)匯(hui)集(ji)終端(duan)(duan)，無(wu)(wu)(wu)線(xian)匯(hui)集(ji)終端(duan)(duan)可(ke)以接(jie)收(shou)多(duo)個測(ce)溫終端(duan)(duan)發送來(lai)的(de)數據(ju)。如果在無(wu)(wu)(wu)人(ren)值守(shou)、實(shi)際測(ce)溫地點遠離控制中心的(de)環境中，無(wu)(wu)(wu)線(xian)匯(hui)集(ji)終端(duan)(duan)可(ke)以把(ba)接(jie)收(shou)到的(de)數據(ju)通過(guo)RS232傳送給GPRS／CDMA，再由GPRS／CDMA把(ba)數據傳送到控制(zhi)中心(xin)的(de)計算(suan)機，由(you)計算(suan)機的(de)后臺軟件進行處理。

3 無線測溫系統應用分(fen)析

河北某(mou)公司自2009年1月在臺城、蓮花2座無人值班變電(dian)站(zhan)使用了無線測溫系統(tong)，主(zhu)要監測主(zhu)變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)高低壓(ya)(ya)(ya)側觸(chu)頭、母聯(lian)斷(duan)路器(qi)觸(chu)點(dian)、進線斷(duan)路器(qi)觸(chu)點(dian)、出(chu)線斷(duan)路器(qi)及電(dian)纜接頭觸(chu)點(dian)等位置的(de)溫度，無線測溫終(zhong)端在高壓(ya)(ya)(ya)帶(dai)電(dian)設備上(shang)的(de)安裝示意見(jian)圖3。

 圖3 無線測(ce)溫終端安(an)裝示意

無線測溫系統通過(guo)該(gai)公司(si)千兆(zhao)網絡將(jiang)實時溫度(du)數(shu)據(ju)上傳到(dao)調度(du)和監控(kong)中心(xin)，由后臺(tai)系統進行(xing)處理、存儲歷史數(shu)據(ju)，并根據(ju)越限(xian)情(qing)況發(fa)出警報。截(jie)止目前(qian)，該(gai)系統在線運(yun)行(xing)正(zheng)常、狀況良(liang)好，可(ke)為狀態檢(jian)修(xiu) 提供數(shu)據(ju)支持與(yu)依據(ju)。

常見測溫方法與無線(xian)測溫系(xi)統(tong)的性能與費用比(bi)較見表1。

表1 常見測溫(wen)方(fang)法與無線測溫(wen)系統的性(xing)能與費用比較

通(tong)(tong)過應用和比較可(ke)(ke)知，無(wu)線(xian)測(ce)(ce)溫(wen)系統可(ke)(ke)以對(dui)主變壓(ya)器高(gao)低(di)壓(ya)側隔離開(kai)關觸點(dian)、變壓(ya)器穿墻套管(guan)固定(ding)位置(zhi)、小(xiao)推車開(kai)關內(nei)(nei)部觸點(dian)、電(dian)纜(lan)接頭觸點(dian)等(deng)部位 進行(xing)“*”監(jian)測(ce)(ce)，由于通(tong)(tong)信(xin)中傳送的是數字信(xin)號， 所以它不會受(shou)到(dao)電(dian)磁(ci)(ci)干擾(rao)(rao)的影(ying)響，也(ye)不會對(dui)電(dian)氣設 備(bei)的正常(chang)運行(xing)帶來任何負面影(ying)響 ，可(ke)(ke)以在(zai)高(gao)電(dian)壓(ya)、強(qiang)輻射和強(qiang)電(dian)磁(ci)(ci)干擾(rao)(rao)等(deng)惡劣環(huan)境下運行(xing)。系統擴展 性好，采用短程(cheng)無(wu)線(xian)網絡的方式(shi)，多個測(ce)(ce)溫(wen)終端(duan)分布(bu) 在(zai)無(wu)線(xian)匯集終端(duan)的周(zhou)圍(wei)，測(ce)(ce)溫(wen)終端(duan)小(xiao)巧輕便(bian)，可(ke)(ke)在(zai)狹 小(xiao)空間內(nei)(nei)應用，在(zai)有效的通(tong)(tong)信(xin)范(fan)圍(wei)內(nei)(nei)可(ke)(ke)以添(tian)加、刪 除、移動測(ce)(ce)溫(wen)終端(duan)。

4 安科瑞ARTM系列電氣接點在線(xian)測(ce)溫產(chan)品選型(xing)

安科瑞(rui)電(dian)(dian)氣接(jie)(jie)點(dian)無(wu)線測溫方案由(you)無(wu)線溫度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器、收發器、顯示(shi)單元(yuan)組成。溫度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器直(zhi)接(jie)(jie)安裝(zhuang)于斷(duan)路器動觸頭、靜觸頭、電(dian)(dian)纜(lan)接(jie)(jie)頭、母排等(deng)發熱接(jie)(jie)點(dian)，將測溫數(shu)據通(tong)過(guo)無(wu)線射頻技術傳至接收(shou)(shou)裝置，再(zai)由接收(shou)(shou)器(qi)485通訊至測溫(wen)終端或無線測溫系統（如圖(tu)4結構圖(tu)）。這樣，運行值班人員可以(yi)隨(sui)時查閱柜(ju)內各個接(jie)點的(de)(de)實(shi)時(shi)溫度，隨時(shi)掌握各接(jie)點的(de)(de)運行(xing)情況，及時(shi)發現和(he)排除故(gu)障，大大提高電網的(de)(de)運行(xing)可(ke)靠性(xing)(xing)和(he)經濟性(xing)(xing)。

圖4 結構圖

4.1安科(ke)瑞無(wu)線(xian)溫度傳感器(qi)

無(wu)線(xian)溫度傳感(gan)器共(gong)有(you)5種，分別對應(ying)螺栓固定、表帶(dai)固定、扎帶(dai)捆綁、合金片固(gu)定等安裝方式(shi)。針對(dui)不同的變電站要求，可(ke)根據傳感器供(gong)電(dian)方(fang)式以及安裝位(wei)置的不同，考慮安裝方(fang)便的因素，選(xuan)擇(ze)相匹配的傳感器。

4.2安科(ke)瑞無(wu)線收(shou)發器

無線測溫收發器共有3種，通過無線射頻(pin)方式接(jie)收溫度數據。收發器根據不同(tong)的傳(chuan)(chuan)(chuan)感器型號進行(xing)匹配，同(tong)時(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器的傳(chuan)(chuan)(chuan)輸距離決定接(jie)收裝(zhuang)置能否多(duo)柜接(jie)收。

4.3安科瑞顯示(shi)終(zhong)端

顯(xian)示裝(zhuang)置(zhi)通(tong)過(guo)RS485連接收發器，可(ke)嵌入式安裝(zhuang)于柜體上，若柜體開(kai)孔不便(bian)，也可選擇壁掛式安裝于配電室(shi)內。方(fang)便(bian)操作人員現場及(ji)時(shi)查(cha)看電氣節點實(shi)時(shi)溫(wen)度(du)的(de)同時(shi)，也可以通過RS485或以太網通訊的(de)方(fang)式在后(hou)臺系統查(cha)看現場情況。

5 結束(shu)語(yu)

無線(xian)測(ce)溫系統與其他(ta)測(ce)溫方法相比，具(ju)有無需布(bu)線(xian)、測(ce)溫元件安裝方便、幾(ji)乎任何關鍵(jian)點(dian)都(dou)可以使(shi) 用、信息準確及(ji)時、報警系統良好等(deng)優(you)點(dian)。該系統可實現(xian)電(dian)力系統中關鍵(jian)部位(wei)溫度的(de)在線(xian)監測(ce)，輔助運行人員及(ji)時發(fa)現(xian)設備(bei)異常，可為狀態檢修提(ti)供依據， 改變了電(dian)力系統的(de)檢修模式，使(shi)運行人員及(ji)時掌握設備(bei)運行情況(kuang)，可在一(yi)定程(cheng)度上提(ti)高的(de)可靠性。

【參考文獻(xian)】

[1] 劉強.電網設(she)備溫度(du)無線(xian)監測(ce)[D].蘇州：蘇州大學碩士學位(wei)論(lun)文.2005

[2] 呂(lv)鑫，吳瑞春，申潔.高壓帶電設備無(wu)線測溫(wen)系統的設計與應用(yong).[J]

[3] 安(an)科瑞企業微電網設計與應用手(shou)冊  2019.11版