淺談無線測溫在電力設備監測中的設計與應用

摘要：本文從電力安全生產的角度提出了電力設備溫度無線監測系統，詳細研究了系統實現的關鍵技術，并介紹了該系統的硬件設備組成及應用軟件設計。

關鍵詞：電力設備；溫度監測；無線通信

1、引言

電力系統的“發、輸、配、用”的各個環節存在大量的電氣連接點，這些連接點因各種原因存在或大或小的接觸電阻，接觸電阻直接造成接觸處溫度升高，而運行過程中這些連接點因機械振動、過熱氧化、膨脹松弛、表面腐蝕等原因使接觸電阻進一步增加，導致連接點金屬局部熔焊，產生火花甚至電弧放電，殃及周圍絕緣材料，導致電氣設備損壞、停電、火災或者爆炸等事故，威脅著電網的經濟、運行安全。生產過程中，因電氣設備接點過熱造成的事故，占整體電氣事故的很大比例，如不及時發現，不僅白白耗費電能加大線損，更重要的是這將成為事故的隱患，給安全供電帶來的威脅?；谝陨夏康?，本文提出了基于無線傳感網絡通信技術、實時的、在線式溫度監測與預警解決方案。

2、系統組成

本系統由無線溫度傳感器、數據轉發器、數據集中器（通信中繼器）、溫度顯示儀、后臺監測分析軟件組成，系統組成如圖1。系統在物理上和功能上均采用分層分布式結構，以保證系統組態的靈活性和功能配置方便。無線溫度傳感器、數據轉發器、數據集中器、溫度顯示儀均內置了16位的ID，無需任何配置，即裝即用。傳感器、轉發器、集中器和顯示儀的數量均可按需配置，沒有規模限制，只要在無線通信距離內沒有重復的ID即可，因此可以適應較多規模的溫度監測預警工程之需要；無線通信具備通信異常告警和自恢復功能。

圖1 電力設備溫度監測預警系統結構圖

3、硬件設計

無線溫度傳感器具有自動射頻功率調整、網絡路由發現與維護、網絡路由（中繼）選擇等自適應能力，可以降低功耗，延長電池的使用壽命。利用通用的ISM和SRD免許可頻段射頻通信，采用精簡型ZigBee無線傳感網通信協議傳遞溫度和工作狀態信息，通信穩定、效率高，耗電量更低。溫度顯示儀用于顯示數據轉發器和數據集中器收集到的各測溫點溫度值、各傳感器工作狀態，并產生報警信息等。

4、后臺管理軟件功能

監測計算機能夠與若干臺通信集中器交換數據，并配置全站或的溫度傳感器、數據轉發器、數據集中器和溫度顯示儀的工作參數。

圖2 電力設備溫度監測預警系統用戶界面

管理軟件的工程實例畫面如圖2所示。管理軟件提供了各種常見的電力設備圖符（支持用戶擴充），以便根據現場需要設計或修改顯示畫面、報警設置和報表，并可嵌入現場地理分布圖，變壓器、斷路器和隔離開關等設備的圖片，利用這些圖片作為背景放置文本框、溫度計等圖符，直觀地顯示設備接頭的溫度。通過給各測溫點設定報警限值，可在發生以下情況時產生報警：溫度超過設定值、溫度迅速升高且其變化率高于設定值、三相溫度不平衡度超出閥值等。各母線接頭、電纜接頭及開關觸點等溫度值按照設定的方式保存在歷史數據庫中，可按測溫點、電氣間隔、監測時段、報警記錄等條件組合查詢，其結果自動生成報表，報表可以根據用戶需要進行調整，包括欄目和樣式等，并且支持動態的數據連接功能。為了便于相關崗位的不同人員及時了解信息，管理軟件內嵌了WEB服務器，并設計了基于SSL的*訪問，局域網（如調度數據專網等）的計算機可在本地網絡瀏覽器上實現監控主機的功能。

5、安科瑞無線測溫產品介紹

5.1測溫傳感器

a.電池供電型無線溫度傳感器

安裝于發熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。

目前無線溫度傳感器有三款：

b.CT感應取電無線溫度傳感器

安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。

目前無線溫度傳感器有兩款：

5.2接收/顯示單元

a.接收單元

b.顯示單元

6、結束語

結果表明，基于無線網絡技術的溫度監測與預警系統能夠準確地報告被測高壓設備易發熱部件的溫升，消除傳統溫度的死角問題，及時消除隱患、減少事故、降低經濟損失，對電網運行的可靠性、安全性的提高具有重要的現實意義。

【參考文獻】

[1]楊武，王小華，榮命哲，基于紅外測溫技術的高壓電力設備溫度在線監測傳感器的研究[J]，中國電機工程學報，2002，22(9):113-116。

[2]鄭敏，基于無線網絡技術的電力設備溫度監測預警系統的設計。

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版。