淺談無線測溫系統(tǒng)在高壓電力中的應(yīng)用

程瑜

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214432

摘要：在輸變電系統(tǒng)過程中，載流母線、母排等設(shè)備由于負(fù)載和電流過大或者表面出現(xiàn)了出現(xiàn)的很多的問題，并提出了高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要包括測溫終端、信號進(jìn)行處理的模塊、無線信號發(fā)射的模塊、進(jìn)行接收的模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及單片機、光顯元件及其聲顯元件。高壓電力無線定位測溫終端主要包括一個或多個感溫的元件組成的，每個感溫元件對應(yīng)一個對應(yīng)溫度監(jiān)控的工位，把溫度監(jiān)控信號與所對應(yīng)溫監(jiān)工位進(jìn)行綁定，進(jìn)而可以實時發(fā)現(xiàn)了溫度所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，并顯示出異常所出現(xiàn)的位置，進(jìn)而提升了檢修工作的效率?；诖?，文章結(jié)合工作經(jīng)驗，對于高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述與研究，希望能為同行業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓電力；無線定位測溫系統(tǒng)；單片機；監(jiān)控信號

0引言

目前，在進(jìn)行高壓電力傳輸過程中，載流的母線、母排等設(shè)備在負(fù)載出現(xiàn)了過大的電流或者表面出現(xiàn)了氧化的時候，溫度也出現(xiàn)了急劇的變高，如果長時間不進(jìn)行處理，就能使相鄰部件的性能出現(xiàn)了劣化，甚至?xí)霈F(xiàn)了擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致了故障，出現(xiàn)了停電。按照安全生產(chǎn)相關(guān)部門所提供的數(shù)據(jù)分析，我國的輸變電場所在遇到重大的事故時，百分之九十以上都是由于電力部件出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象所引發(fā)的，這不但給人們的生產(chǎn)與生活帶來了非常大的經(jīng)濟損失，另外，也對于人們生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生了非常大的威脅。通過對于高壓電力傳輸系統(tǒng)中的母線接點、電纜接頭、開關(guān)觸點溫度變化進(jìn)行檢測，能夠有效防止高壓電力部件溫度出現(xiàn)了過高而導(dǎo)致了故障的出現(xiàn)，為人們的安全生產(chǎn)提供了非常重要的保障。近年來，我國使用比較廣泛的高壓電力測溫的方法有：示溫蠟片法、紅外線測溫儀器、光纖測溫法及其無線測溫系統(tǒng)。示溫蠟片法通過利用紅外線測溫儀時，都要進(jìn)行人工檢查，否則就無法得到實時的數(shù)據(jù)，高壓電力光纖測溫系統(tǒng)雖能夠得到實時的數(shù)據(jù)，但高低壓環(huán)境未進(jìn)行隔離，無法符合高壓電氣儀表的相關(guān)規(guī)范，而且光纖還具有不耐高溫、在柜內(nèi)布線難度非常大等方面的缺點，因此，也存在著很多的缺陷。如今，所出現(xiàn)的無線測溫系統(tǒng)大都采取的是無線傳輸方式，從根本上解決了一次回路與二次回路之間的鏈接與附著問題，在很大程度上提升了高壓的用電安全，可以通過構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實時進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并在一定程度上實現(xiàn)了遠(yuǎn)程的監(jiān)控。無線測溫系統(tǒng)多方面的優(yōu)點使其已成了高壓電力測溫系統(tǒng)出現(xiàn)了很大的發(fā)展，這也是大勢所趨，但由于現(xiàn)有無線測溫系統(tǒng)只能對于溫度出現(xiàn)了異常時進(jìn)行實時的監(jiān)測，卻無法同步對溫度所出現(xiàn)異常的具體位置進(jìn)行提供，不能及時對于出現(xiàn)異?，F(xiàn)象進(jìn)行檢測。

1高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

對于高壓電力測溫方法中所出現(xiàn)問題的分析，文章設(shè)計出了一種高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)，能夠?qū)崟r發(fā)現(xiàn)溫度所出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，并對出現(xiàn)的異常位置予以顯示，進(jìn)而提升了檢修效率。高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)是由測溫的終端、信號模塊、無線信號的發(fā)射模塊、接收模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及單片機、光顯元件與聲顯元件等共同組成的。測溫的終端、信號的處理模塊、無線信號的發(fā)射模塊依次電進(jìn)行連接；無線的信號發(fā)射模塊與接收模塊進(jìn)行無線的通信；它的接收模塊電連接的是A/D進(jìn)行的轉(zhuǎn)換模塊，單片機分別電連接A/D轉(zhuǎn)換模塊、光顯元件以及聲顯元件。測溫的終端是由一個或多個感溫的元件組成的，感溫的元件是溫度的傳感器，每一個感溫的元件在所對應(yīng)的溫度監(jiān)控工位分別進(jìn)行安裝，并對溫度進(jìn)行監(jiān)控；溫度的監(jiān)控工位還包括母線接點位置、高壓電纜接頭、出點位置等方面。信號的處理模塊預(yù)存儲包括感溫元件以及溫度的監(jiān)控工位之間的對應(yīng)關(guān)系，所接收到的各感溫元件的監(jiān)控信號，并把溫度的監(jiān)控信號所對應(yīng)溫度監(jiān)控工位進(jìn)行綁定。光顯元件主要是液晶的顯示元件，是雙色的光顯元件，以對小于或者等于預(yù)設(shè)闕值的溫度信號與大于預(yù)設(shè)闕值溫度信號要區(qū)別進(jìn)行顯示。光顯元件指的是上位機，而且會通過D/A轉(zhuǎn)換模塊對單片機進(jìn)行連接。

2高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)工作原理分析

在高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)在進(jìn)行工作狀態(tài)的時候，測溫的終端中每一個感溫元件分別監(jiān)控每一個溫度監(jiān)控工位的信號，然后發(fā)送到信號的處理模塊，信號的處理模塊把每一個感溫元件檢測到溫度信號，以及所對應(yīng)的監(jiān)控工位所綁定且通過無線信號所發(fā)生了模塊，然后再進(jìn)行發(fā)射；無線信號所接收到的模塊，接收到的無線信號再向模塊進(jìn)行發(fā)射信號，而A/D轉(zhuǎn)換模塊再把無線信號所接收到的模塊及信號，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送到單片機，單片機再根據(jù)所接收到的數(shù)字信號控制光顯元件與聲顯元件。而單片機對于所接收的數(shù)字信號予以處理，并對溫度信號予以識別，然后與溫度監(jiān)控工位所對應(yīng)的關(guān)系通過光顯元件進(jìn)行光顯示，單片機把每一個溫度信號與預(yù)設(shè)闕值進(jìn)行比較，若一個或者多個溫度信號比闕值大的時候，要對聲顯元件進(jìn)行控制。另外，由于同時配備了光顯與聲顯元件，并把溫度的監(jiān)控信號與所對應(yīng)的監(jiān)控工位進(jìn)行了綁定，如果系統(tǒng)檢測到出現(xiàn)了異常的溫度時，則可以通過聲顯元件對所發(fā)出的聲音進(jìn)行預(yù)警，并引起工作人員的注意，避免了工作過程中出現(xiàn)了失誤。然后，工作人員就可以從光顯元件直接了解到溫度的異常程度與所出現(xiàn)的位置，以便能夠直接檢測異常工位，節(jié)省了對異常工位進(jìn)行查找的時間，這樣不但有利于提升檢修的效率，還能夠確保電力系統(tǒng)的正常傳輸，進(jìn)而減少了用戶出現(xiàn)損失。

3安科瑞無線測溫系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

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指定時間的溫度數(shù)據(jù)。

實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

3.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)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(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

名稱	外形	型號	參數(shù)說明
系統(tǒng)組態(tài)軟件		Acrel-2000/T	硬件：內(nèi)存 4G，硬盤 500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21 寸，分辨率 1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows 7 64 位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Microsoft SQL Server 2008 R2。 通訊協(xié)議：IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等國際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約
智能通信管理機		Anet-2E4SM	通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)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(shè)備		Acrel-2000T/A	壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200 （單位mm）
		Acrel-2000T/B	硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Microsoft SQL Server 2008 R2 可選Web平臺/APP服務(wù)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(xié)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(xié)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(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關(guān)柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫；
		ARTM-24	35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)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(fā)器		ATC450-C	可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。
		ATC600	ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。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(hù)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(yīng)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(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)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(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)埋好

4結(jié)束語

綜上所述，文章是一種高壓電力無線定位測溫系統(tǒng)的設(shè)計，結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計科學(xué)合理，而且效率非常高。通過對實時在線檢測與實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不但能防止事故的出現(xiàn)，做到了防患于未然，還對檢修的故障進(jìn)行定位，提升了檢修的效率，大大降低了檢修的成本，進(jìn)而提升了高壓電力傳輸工作的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

審核編輯 黃宇