無源供電無線測溫系統(tǒng)的研究應用

安科瑞 陳聰

摘要：無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于聲表面波技術的測溫技術，在變電站監(jiān)測方面得到了很好的技術實踐應用。本文對無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究應用進行分析研究。

   關鍵詞：設備檢測；無線測溫

   在電力系統(tǒng)設備在長期的運行中，往往容易產生老化或過熱現(xiàn)象，這些現(xiàn)象如果沒有及時發(fā)現(xiàn)和解決，可能會造成嚴重的事故。而對于變電站設備的維護和監(jiān)控，往往由于地理位置偏遠，管理人員不能面面俱到，巡檢和維護的難度較大。因此，通過自動化來實現(xiàn)遠程監(jiān)控和預警系統(tǒng)就變得很需要，也成了管理人員的重要手段。無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)提出了一種基于聲表面波的新的測溫技術。

1、無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用意義

（1）實現(xiàn)設備運行溫度實時監(jiān)測

   無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)為消除電網因開關柜因過熱帶來的安全運行隱患提供了技術手段，解除由此造成經濟危害和社會損失的可能。

（2）輔助實現(xiàn)設備的狀態(tài)檢修

   傳統(tǒng)的檢修模式，對于設備故障的維護，往往是通過定期的巡檢來發(fā)現(xiàn)和解決，特別是對于偏遠地區(qū)的維護時間和周期較長，往往不能及時解決。通過建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以對設備的狀態(tài)進行實施監(jiān)控和預警，更新了變電站的設備的維護模式，將更加保障設備安全穩(wěn)定運行。

（3）為科學調度提供參考依據

   建立溫度與負荷的關聯(lián)分析模型，根據負荷情況預測溫度變化趨勢，為負荷控制提供決策依據。電力設備的狀況可能會對整個電網的情況造成較大影響，并且能反映出電網的運行情況和負荷等。因此，對電力設備狀況的研究和監(jiān)控，將有助于電力系統(tǒng)的整體運行和輔助決策。

2、善于無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)組成

   在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度采集器、測溫主控終端和監(jiān)控應用系統(tǒng)組成。溫度采集器的作用是進行變電站設備刀閘、開關等接觸點的溫度采集，溫度采集器根據需要布置在多個點位上。溫度傳感器將多個開關柜的多個點采集到的溫度數(shù)據進行匯總，并將數(shù)據通過無線網絡傳輸?shù)綔y溫主控終端，在測溫主控終端上再通過監(jiān)控應用系統(tǒng)進行數(shù)據的存儲、統(tǒng)計、分析和預警等應用。

（2）溫度傳感器

   溫度傳感器是通過聲表面波原理，在設備表面接受到信號后，利用材料的物理特性將信號轉換成電信號。通過安裝在設備表面的溫度采集器進行溫度數(shù)據的采集和溫度傳感器的反射波的接收，可以獲得連續(xù)的、穩(wěn)定的實時溫度數(shù)據，為下一步的數(shù)據分析提供原始數(shù)據。

（3）溫度采集器

   溫度采集器和溫度傳感器是對應的，溫度采集器負責發(fā)射射頻信號，溫度傳感器通過無線通信負責處理該信號，并上傳到主控終端。

   溫度采集器的發(fā)射頻率為 428~439MHz，發(fā)射信號為單頻信號，不同的頻率代表不同的信號。信號接收后，通過信號的放大、濾波等處理后，轉換成可以識別的電信號，從而獲得溫度參數(shù)。

（4）測溫主控終端

   測溫主控終端是無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心設備，主控終端是對采集到的數(shù)據的后期處理，包括數(shù)據存儲、數(shù)據分析和數(shù)據統(tǒng)計、溫度告警、數(shù)據轉發(fā)、參數(shù)設置及協(xié)議轉換。下行通過CAN總線或無線方式與溫度采集器連接，獲得所連接傳感器的溫度信息。根據設定的參數(shù)，分析溫度信息以確定是否產生告警信息；上行與主站系統(tǒng)的通訊采用 RS485接口，并按照一定的規(guī)約，以實現(xiàn)數(shù)據的傳輸。

（5）監(jiān)控應用系統(tǒng)

   監(jiān)測系統(tǒng)的應用包括系統(tǒng)的設備參數(shù)設定、溫度信息的獲取和數(shù)據的分析應用和系統(tǒng)預警等。這些功能往往可以作為嵌入電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)中，作為一個模塊作為應用，也可以作為一套獨立的系統(tǒng)，用于溫度的監(jiān)測和預警。這些功能都將對多臺電力設備的狀況監(jiān)測一體化，有助于設備管理人員了解分析狀況，保證設備的正常運作。

（6）系統(tǒng)功能設計

         1.溫度顯示。對于設備各點的溫度實時顯示，溫度的發(fā)展趨勢和曲線，查看分析歷史記錄，該顯示可以通過電力系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)中實現(xiàn)，也可以通過主控終端外接的顯示屏幕顯示。

         2.報警功能。報警功能是通過測溫主控終端的設定，按照現(xiàn)場管理需求，對溫度界限、絕對值等進行管理，在溫度超過設定值，進行預警，預警的方式包括主控終端蜂鳴預警、指示燈閃爍預警和短信息預警等。

         3.設備參數(shù)設定。設備參數(shù)的設定包括對傳感器溫度校準、預警溫度設定、發(fā)射和接受信號的頻率設定以及系統(tǒng)時間等功能。

         4.綜合分析。綜合分析功能是對設備的溫度進行故障分析、歷史趨勢分析以及數(shù)據進行統(tǒng)計應用等應用功能，專家系統(tǒng)將為管理者提供設備故障分析結果，供參考和輔助決策。

         5.遠程維護。系統(tǒng)的遠程維護功能是對系統(tǒng)的故障數(shù)據分析統(tǒng)計結果的基礎上，實現(xiàn)的遠程運行維護，可以對設備的初始化、重啟以及系統(tǒng)升級等。

（7）通信方式

   溫度采集器：通過無線方式采集開關柜內一組傳感器的溫度數(shù)據，其安裝位置沒有特別的要求，以方便取電、走線為原則，如開關柜的儀表室。

   測溫主控終端：安裝在變電站主控室或其他方便與采集器進行通信的場所，提供所有站內溫度采集裝置與本地主站系統(tǒng)或遠程監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信接口及協(xié)議轉換。

   站內各溫度采集器、測溫主控終端均配置無線通信模塊，它們通過無線通信信道進行數(shù)據交換，變電站內無需布線。

3、應用場景

   電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

4、系統(tǒng)硬件配置

   溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5、結語

   無線溫度傳感裝置及配套管理系統(tǒng)，溫度測量傳感器無需供電，從而減少了日常檢測維護成本。該配套管理系統(tǒng)提供溫度異常告警、實時設備溫度采集、日常溫度監(jiān)測、設備狀態(tài)評估等功能，避免重大因溫度導致的故障的發(fā)生。系統(tǒng)的研究和實施產生了良好的經濟效益和社會效益，具有一定的推廣前景。

【參考文獻】

[1]亓振新,劉曉艷,許強,張斌,呂勝軍,朱曉陽,崔東海,徐繼凱,無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究應用。

[2]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版。