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0引言
伴隨著大機組、大容量和高電壓的迅速發展，電氣設備的運行條件變得更加苛刻，隨之帶來設備故障率逐漸增加，排除故障時間越來越長，造成的經濟損失也越來越大。據統計，近年來電力系統發生的事故中有相當一部分與電氣設備的發熱問題有關，因此，對電氣設備溫度的監測顯得尤為重要。高壓電氣設備溫度監測點都處于高電壓、大電流、強磁場的環境中，甚至有的監測點還處在密閉的空間中，由于強電磁噪聲和高壓絕緣、空間的限制等問題，傳統的溫度測量方法無法適應。所以，對電力設備運行狀態在線監測、故障診斷和及時維修受到人們的高度重視。
1無線測溫技術的研究
1.1無線監測系統的功能
在電氣設備內部安裝一種傳感器，主要是非接觸式并且無源高精度的紅外傳感器，例如變壓器、開關柜以及封閉母線等等，進而實現對非接觸式的系統溫度采集。智能無線監測系統的電纜及其附件的溫度測量是通過光線傳感器的作用進行的,通過無線監測系統中的硬件與軟件設備能夠實現對設備溫度的實時監測,對無線監測系統的后臺進行實時監測并且要對趨勢進行分析，能夠對電氣設備的隱患做到及時的發現與預防，進而能夠實現在故障出現前對問題進行解決，及時扼殺電氣設備故障的萌芽。
1.2無線監測系統的研究
無線監測系統的結構包括測溫數據采集、通信終端和通信管理三個主要部分構成。測溫數據采集是基于感應式原理，對電能的獲取，并通過傳感器實現對重要部位溫度的測量，當溫度的信號實現數據通訊時，就可以對設備進行溫度的實時監測，監測點主要在開關與母線接點等關鍵部位。通信終端對測溫終端發出命令，將溫度值等信息傳輸到無線通信的主要管理部位。通信終端是其他兩個部分的進行交換的主要機構，能夠通過對信息的收集再經過無線將信息發送至測溫現場顯示終端,受到數據后再轉發給通信管理,進而實現數據的轉換，也保證了數據的完整與可靠。
1.3技術特點
首先，安全性，可以通過點位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設備的安全運行，具有較高的安全性；其次，準確性，在無線傳感器系統當中往往會應用一些精度較高的數字傳感器，且這些傳感器大多以接觸式測溫為主，將傳感器設置在發熱點附近能夠將測溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來，從而為監測系統提供準確的測溫數據；第三，靈活性，通常情況下，無線測溫元件的體積都比較小，因此，其安裝較為方便，能夠進行靈活的組網，既可以使用有線網絡，也可以使用無線網絡，而且能夠滿足多點安裝的需求，確保測量工作的完整性；第四，易用性，通常會采用模塊化的方式進行無線測溫平臺的設計，通過這種設計方式，能夠有效提升系統操作的便捷性和簡單性，且便于和網絡的連接，實現系統的自動化控制，確保了系統的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術的應用較為重視低功耗理念的應用，所以在應用該項技術進行測溫時，不僅不會造成太大的能源消耗問題，還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。
2無線測溫系統的技術優勢及適用范圍
無線測溫系統的通信頻段一般設置為2.3-2.5GHz，處于高頻波段，抗干擾能力強。通信技術選擇ZigBee技術，適用于短距離通信，使用復雜度較低，具有低功耗、低成本的優點，實時處理能力強。溫度傳感器中安裝有天線，可以保證通信效率，體積較小，便于安裝和使用，內部采用鋰電池供電，使用壽命長。傳感器使用二進制編碼，處理分析方便。溫度傳感器在使用時應用無線傳輸技術，不需外接數據線，系統安全性能高，漏電風險小。由于溫度傳感器在信息傳輸時不需要使用外部數據線，因此不會受到溫度、濕度、灰塵、振動等的影響，數據傳輸穩定性高，抗干擾能力強。溫度傳感器與計算機連接并通過計算機中的軟件對檢測數據進行處理和分析，具有良好的實時性，同時還可節省人力資源，提高工作效率。與傳統的紅外測溫傳感器相比，本研究提出的無線測溫系統不需要人工進行操作，受周圍環境、設備構造的影響比較小，測量精度比較高。目前研制的無線測溫系統工作范圍為35kV以下高壓開關、繼電器以及多種接觸點，地下電纜的檢測電壓為110kV，在使用時要注意工作電壓的限制。
3電力設備無線測溫系統的應用
在電力設備無線測溫軟件安裝前，變電站內運行人員主要依靠手持式測溫儀或紅外成像儀進行測溫。對全站的設備進行測溫檢查不僅工作量較大也比較費時間，而且不能全部保證對設備需要測溫的部位全部進行測溫，容易產生遺漏現象，同時較為依賴運行人員的主動性，責任心較強的人員，測溫效果較好，發現安全隱患的可能性較大。一旦發生人工巡檢測溫不到位，沒有及時發現設備溫度過高隱患的情況，有可能造成設備故障，導致停電現象發生，影響生產運行安全。所以，就需要一種能夠自動采集日常巡檢中所需要的設備運行溫度參數，并可以及時有效提供給運行人員進行查看的測溫技術，當設備溫度越限的時候其能夠發出報警，提示溫度越限部位，為運行人員提供可靠的信息依據，以便后續采取處理措施。在了解了電力設備無線測溫技術和手段后，結合站內實際設備可能溫度過高部位的位置特點和安裝使用要求，采用電力設備無線測溫系統，可以彌補人工對變電站設備進行測溫存在的不足，提高設備測溫的效率和準確度。電力設備無線測溫系統由無線測溫傳感器、無線測溫通信終端及后臺主機三部分組成。無線測溫傳感器安裝在斷路器、隔離刀閘、電纜接頭、套管、母線等設備的連接部位，通過無線射頻技術將該部位的實時測溫數據發送到無線測溫通信終端，再由無線測溫通信終端將采集的多路實時測溫數據通過數據線傳回后臺主機；變電站運行人員可以通過主機終端安裝的測溫軟件查看全部測溫結果。電力設備無線測溫系統的安裝應用，可以讓變電站運行人員足不出戶，隨時查看變電站電氣設備重要部位的溫度實時參數，大大方便了設備巡檢測溫，而且測溫結果準確及時。該測溫系統還可以根據用戶要求自動繪制測溫點的溫度曲線，同時可以保存全部測溫參數90天，便于變電站運行人員進行歷史查看，方便了運行人員進行設備溫度記錄和歷史分析。
4安科瑞無線測溫系統
4.1系統結構
Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。
溫度在線監測系統結構圖
4.2系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。
溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。
實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。
歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
4.3系統硬件配置
溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數說明 |
系統組態軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內存4G，硬盤500G，以太網口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統：Windows764位簡體中文旗艦版。 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規約 |
智能通信管理機 |
| Anet-2E4SM | 通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
無線測溫集中采集設備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內存4G，硬盤128G，以太網口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統：Windows7 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接收60個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接收12個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫； |
| ARTM-24 | 35MM導軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫； | |
無線收發器 |
| ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。 | |
電池型無線測溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無線測溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應取電，啟動電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好 |
5結束語
無線測溫技術的應用為電力系統的安全供電提供了重要的保障作用，配合信息技術形成的無線測溫系統，實現了電氣設備運行溫度的集中監測與預警，便于電氣設備熱故障的預知維修，大大提高了維修人員的工作效率，保障了電氣設備的安全平穩運行。
參考文獻
[1]任博軒.電力設備無線測溫系統的應用
[2]柯兆盛,郭樹旭,劉寶琦,凌子松,李英博.基于nRF401芯片的無線傳輸遠程測溫系統.傳感器技術,2020(07)
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版
[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10
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