关于电力设备无线测温系统应用的研究

程瑜

江苏安科瑞微电网研究院有限公司 江苏江阴 214432

摘要：在时代不断进步的过程中电力事业占据着重要地位，同时也对电力行业提出更加严格的要求。在长期工作中，由于设备基础变化、温湿度变化、严重超负荷运行、触点氧化等原因造成的电力设备压接不紧，触头接触部分发生改变。电力设备无线测温系统能为变电站设备的安全稳定运行提供有力保证，是变电站实现自动化的又一可靠有效的技术手段。现对实际变电站现场设备温度过高的原因、电力设备无线测温系统使用中发挥的作用和不足之处进行了分析。

关键词：电力设备；无线测温；应用

0引言

伴随着大机组、大容量和高电压的迅速发展，电气设备的运行条件变得更加苛刻，随之带来设备故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失也越来越大。据统计，近年来电力系统发生的事故中有相当一部分与电气设备的发热问题有关，因此，对电气设备温度的监测显得尤为重要。高压电气设备温度监测点都处于高电压、大电流、强磁场的环境中，甚至有的监测点还处在密闭的空间中，由于强电磁噪声和高压绝缘、空间的限制等问题，传统的温度测量方法无法适应。所以，对电力设备运行状态在线监测、故障诊断和及时维修受到人们的高度重视。

1无线测温技术的研究

1.1无线监测系统的功能

在电气设备内部安装一种传感器，主要是非接触式并且无源高精度的红外传感器，例如变压器、开关柜以及封闭母线等等，进而实现对非接触式的系统温度采集。智能无线监测系统的电缆及其附件的温度测量是通过光线传感器的作用进行的,通过无线监测系统中的硬件与软件设备能够实现对设备温度的实时监测,对无线监测系统的后台进行实时监测并且要对趋势进行分析，能够对电气设备的隐患做到及时的发现与预防，进而能够实现在故障出现前对问题进行解决，及时扼杀电气设备故障的萌芽。

1.2无线监测系统的研究

无线监测系统的结构包括测温数据采集、通信终端和通信管理三个主要部分构成。测温数据采集是基于感应式原理，对电能的获取，并通过传感器实现对重要部位温度的测量，当温度的信号实现数据通讯时，就可以对设备进行温度的实时监测，监测点主要在开关与母线接点等关键部位。通信终端对测温终端发出命令，将温度值等信息传输到无线通信的主要管理部位。通信终端是其他两个部分的进行交换的主要机构，能够通过对信息的收集再经过无线将信息发送至测温现场显示终端,受到数据后再转发给通信管理,进而实现数据的转换，也保证了数据的完整与可靠。

1.3技术特点

首先，安全性，可以通过点位绝缘安装，降低爬电影响，所以不会影响电气设备的安全运行，具有较高的安全性；其次，准确性，在无线传感器系统当中往往会应用一些精度较高的数字传感器，且这些传感器大多以接触式测温为主，将传感器设置在发热点附近能够将测温部位的温度变化情况快速、准确测量出来，从而为监测系统提供准确的测温数据；第三，灵活性，通常情况下，无线测温元件的体积都比较小，因此，其安装较为方便，能够进行灵活的组网，既可以使用有线网络，也可以使用无线网络，而且能够满足多点安装的需求，确保测量工作的完整性；第四，易用性，通常会采用模块化的方式进行无线测温平台的设计，通过这种设计方式，能够有效提升系统操作的便捷性和简单性，且便于和网络的连接，实现系统的自动化控制，确保了系统的易用性；第五，能耗低，无线测温技术的应用较为重视低功耗理念的应用，所以在应用该项技术进行测温时，不仅不会造成太大的能源消耗问题，还会使测温元件的使用寿命得到有效的延长。

2无线测温系统的技术优势及适用范围

无线测温系统的通信频段一般设置为2.3-2.5GHz，处于高频波段，抗干扰能力强。通信技术选择ZigBee技术，适用于短距离通信，使用复杂度较低，具有低功耗、低成本的优点，实时处理能力强。温度传感器中安装有天线，可以保证通信效率，体积较小，便于安装和使用，内部采用锂电池供电，使用寿命长。传感器使用二进制编码，处理分析方便。温度传感器在使用时应用无线传输技术，不需外接数据线，系统安全性能高，漏电风险小。由于温度传感器在信息传输时不需要使用外部数据线，因此不会受到温度、湿度、灰尘、振动等的影响，数据传输稳定性高，抗干扰能力强。温度传感器与计算机连接并通过计算机中的软件对检测数据进行处理和分析，具有良好的实时性，同时还可节省人力资源，提高工作效率。与传统的红外测温传感器相比，本研究提出的无线测温系统不需要人工进行操作，受周围环境、设备构造的影响比较小，测量精度比较高。目前研制的无线测温系统工作范围为35kV以下高压开关、继电器以及多种接触点，地下电缆的检测电压为110kV，在使用时要注意工作电压的限制。

3电力设备无线测温系统的应用

在电力设备无线测温软件安装前，变电站内运行人员主要依靠手持式测温仪或红外成像仪进行测温。对全站的设备进行测温检查不仅工作量较大也比较费时间，而且不能完全保证对设备需要测温的部位全部进行测温，容易产生遗漏现象，同时较为依赖运行人员的主动性，责任心较强的人员，测温效果较好，发现安全隐患的可能性较大。一旦发生人工巡检测温不到位，没有及时发现设备温度过高隐患的情况，有可能造成设备故障，导致停电现象发生，影响生产运行安全。所以，就需要一种能够自动采集日常巡检中所需要的设备运行温度参数，并可以及时有效提供给运行人员进行查看的测温技术，当设备温度越限时其能够发出报警，提示温度越限部位，为运行人员提供可靠的信息依据，以便后续采取处理措施。在了解了电力设备无线测温技术和手段后，结合站内实际设备可能温度过高部位的位置特点和安装使用要求，采用电力设备无线测温系统，可以弥补人工对变电站设备进行测温存在的不足，提高设备测温的效率和准确度。电力设备无线测温系统由无线测温传感器、无线测温通信终端及后台主机三部分组成。无线测温传感器安装在断路器、隔离刀闸、电缆接头、套管、母线等设备的连接部位，通过无线射频技术将该部位的实时测温数据发送到无线测温通信终端，再由无线测温通信终端将采集的多路实时测温数据通过数据线传回后台主机；变电站运行人员可以通过主机终端安装的测温软件查看全部测温结果。电力设备无线测温系统的安装应用，可以让变电站运行人员足不出户，随时查看变电站电气设备重要部位的温度实时参数，大大方便了设备巡检测温，而且测温结果准确及时。该测温系统还可以根据用户要求自动绘制测温点的温度曲线，同时可以保存全部测温参数90天，便于变电站运行人员进行历史查看，方便了运行人员进行设备温度记录和历史分析。

4安科瑞无线测温系统

4.1系统结构

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

温度在线监测系统结构图

4.2系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。

实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

4.3系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

名称	外形	型号	参数说明
系统组态软件		Acrel-2000/T	硬件：内存4G，硬盘500G，以太网口。 显示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系统：Windows764位简体中文旗舰版。 数据库系统：MicrosoftSQLServer2008R2。 通讯协议：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等国际标准通信规约
智能通信管理机		Anet-2E4SM	通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
无线测温集中采集设备		Acrel-2000T/A	壁挂式安装 标配一路485接口、一路以太网口 自带蜂鸣器告警 柜体尺寸480*420*200（单位mm）
		Acrel-2000T/B	硬件：内存4G，硬盘128G，以太网口 显示器：12寸，分辨率800*600 操作系统：Windows7 数据库系统：MicrosoftSQLServer2008R2 可选Web平台/APP服务器 柜体尺寸为480*420*200（单位mm)
显示终端		ATP007 ATP010	DC24V供电；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。
		ARTM-Pn	面框96*96*17mm，深度65mm；开孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收60个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
		ASD320 ASD300	面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；开孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收12个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
智能温度巡检仪		ARTM-8	开孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接入8路PT100传感器，适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温；
		ARTM-24	35MM导轨安装； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出，用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温；
无线收发器		ATC450-C	可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。
		ATC600	ATC600有两种规格；ATC600-C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。
电池型无线测温传感器		ATE100M	电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米； 32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。
		ATE200	电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米； 35*35*17mm，L=330mm(长*宽*高，三色表带)。
		ATE200P	电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空旷距离150米,防护等级IP68；35*35*17mm，L=330mm(长*宽*高，三色表带)。
CT取电型无线测温传感器		ATE400	CT感应取电，启动电流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空旷距离150米； 合金片固定、取电；三色外壳；25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。
有线温度传感器		PT100	用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系； 用于变压器、电机绕组测温时，建议变压器或电机内部预埋好Pt100
		NTC	用于低压接点测温时，具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系； 用于变压器、电机绕组测温时，建议变压器或电机内部预埋好

5结束语

无线测温技术的应用为电力系统的安全供电提供了重要的保障作用，配合信息技术形成的无线测温系统，实现了电气设备运行温度的集中监测与预警，便于电气设备热故障的预知维修，大大提高了维修人员的工作效率，保障了电气设备的安全平稳运行。

参考文献

[1]任博轩.电力设备无线测温系统的应用

[2]柯兆盛,郭树旭,刘宝琦,凌子松,李英博.基于nRF401芯片的无线传输远程测温系统.传感器技术,2020(07)

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版

[4]安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10

审核编辑 黄宇