高壓電力無線測溫系統研究與方案設計

電力系統的一次電氣設備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線、開關柜等電氣設備組成。其相互之間由母線、引線、電纜等連接,由于電流流過產生熱量，所以幾乎所有的電氣故障都會導致故障點溫度的變化。例如在發電廠中電纜接頭、電纜中間連接處、高壓電纜的局部放電、高壓開關柜的動靜觸頭及其他連接處等高壓位置過熱是大型事故的征兆，也是電廠事故多發的重災區。

一、監控的意義和必要性

現代工業中，工作溫度的升降反映了設備運行狀態和許多物理特征的變化，工業設備運行異常或故障通常表現出溫度的異常變化。因此工業設備運行溫度監測是設備安全監控最為有效、最為經濟的手段，對設備的安全運行具有重大意義。多年來由于技術水平的限制使電力系統安全運行水平受到一定限制，雖然我們曾利用紅外測溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統的點式測溫系統希望解決上述問題，但都無法實現開關柜內如斷路器、刀閘連接點和觸頭的測溫，對全封閉式金屬鎧裝柜更是無能為力，高壓無線測溫系統徹底地解決了這一疑難雜癥，實現了電力系統一次運行設備的實時在線監測，通過對設備實時數據的分析和預測，防止事故的發生，真正地做到了防患于未然。其次也為今后實現狀態檢修，提高檢

修效率，降低檢修成本起到關鍵的作用。

二、系統實現方案設計

為解決以上問題，我公司研發設計了ZR-WL2000高壓電力無線測溫系統。系統由ZR-WLT200無線測溫采集器，ZR-WLR200無線測溫匯集終端和ZR-WLS200無 線測溫監控軟件組成。系統架構如圖一所示：

1.無線測溫采集器

無線測溫采集器由溫度采集和溫度無線發射兩部分組成，采用低功耗CPU技術，先進的傳感技術、無線通訊技術、自動化控制技術、數字識別技術、抗電磁干擾技術等設計，可對多種惡劣環境條件下的溫度進行測量，并實現遠程智能化在線監測和預警。可根據開關柜或變電站內需要測量的點數來配置無線測溫采集器的數量，柜內一般為3、6、9、12個點。

2.無線測溫匯集終端

無線測溫匯集終端可以接收多個無線測溫采集器發送來的數據，并對接收到的數據進行顯示、記錄和保存。當接收到的溫度超過預設告警值時，匯集終端輸出告警信號，提醒工作人員及時采取措施，保證電力系統的安全可靠運行。無線測溫匯集終端還可帶RS485通訊功能，實現遠程自動化管理。

3.無線測溫監控軟件

監控軟件實時對各匯集終端進行監測，并將接收到的溫度數據進行整理，顯示到指定的測溫點位置。監控軟件可以存儲各測溫點的歷史溫度數據，點擊設置，可以查看日溫度、月溫度、相間溫度對比等曲線圖。

當系統監測到的溫度≥48℃時，屏幕顯示“溫度高預警”并閃爍，提示XXX監測點的溫度升高，加強監視。告警界面如圖二所示：

當系統監測到的溫度≥60℃時，屏幕顯示“溫度超高報警”并閃爍，提示XXX監測點的溫度超高，應減負荷或停電檢修。告警界面如圖三所示：

三、系統中核心元件介紹

1.超低功耗單片機MSP430F123

MSP430F123是美國德州儀器有限公司生產的一款超低功耗MCU，其技術指標如下：

1)低電源電壓：1.8-3.6V;

2)超低功耗：

關閉模式(RAM保持)：0.1μA;

待機模式：0.7μA;

活動模式(1MHz，2.2V)：200μA;

3)五種低功耗模式(LPM0-LPM4);

4)從待機模式喚醒時間：6μs;

5)16位精簡指令集，125ns指令周期。

2.高可靠性數字傳感器DS18B20

1)全數字溫度轉換及輸出;

2)先進的單總線數據通信;

3)12位分辨率，精度可達±0.5℃;

4)檢測溫度范圍為-55℃~+125℃;

5)內置EEPROM，限溫報警功能;

6)64位光刻ROM，內置產品序列號，方便多機掛接。

四、現場安裝及運行圖

五、結語

本文對高壓電力設備開關接點的無線測溫系統設計進行了歸納總結，并列舉了一些典型應用實例，本系統已在遼寧、山東、山西、云南、新疆等地區的電力、冶金、化工、水泥、鋼鐵等領域中得到廣泛應用，運行穩定可靠，獲得了用戶的贊許，為大面積的推廣打下堅實基礎，也為電力系統向智能化過渡做出其貢獻。

參考文獻：

【1】MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐 沈建華 楊艷琴 編著

北京航空航天大學出版社 2008

【2】基于CC2430和DS18B20的無線測溫系統設計

【3】MSP430F123.pdf