淺談無線測溫系統在高壓電力中的應用
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王曉昭
江蘇安科瑞微電網研究院有限公司 江蘇江陰 214432
摘要：在輸變電系統過程中，載流母線、母排等設備由于負載和電流過大或者表面出現了出現的很多的問題，并提出了高壓電力無線定位測溫系統，此系統主要包括測溫終端、信號進行處理的模塊、無線信號****的模塊、進行接收的模塊、A/D轉換模塊以及單片機、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，每個感溫元件對應一個對應溫度監控的工位，把溫度監控信號與所對應溫監工位進行綁定，進而可以實時發現了溫度所出現的異常現象，并顯示出異常所出現的位置，進而提升了檢修工作的效率。基于此，文章結合工作經驗，對于高壓電力無線定位測溫系統的設計進行了詳細的闡述與研究，希望能為同行業提供借鑒。
關鍵詞：高壓電力；無線定位測溫系統；單片機；監控信號
0引言
目前，在進行高壓電力傳輸過程中，載流的母線、母排等設備在負載出現了過大的電流或者表面出現了氧化的時候，溫度也出現了急劇的變高，如果長時間不進行處理，就能使相鄰部件的性能出現了劣化，甚至會出現了擊穿，進而導致了故障，出現了停電。按照安全生產相關部門所提供的數據分析，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了過熱現象所引發的，這不但給人們的生產與生活帶來了非常大的經濟損失，另外，也對于人們生命財產安全產生了非常大的威脅。通過對于高壓電力傳輸系統中的母線接點、電纜接頭、開關觸點溫度變化進行檢測，能夠有效防止高壓電力部件溫度出現了過高而導致了故障的出現，為人們的安全生產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。示溫蠟片法通過利用紅外線測溫儀時，都要進行人工檢查，否則就無法得到實時的數據，高壓電力光纖測溫系統雖能夠得到實時的數據，但高低壓環境未進行隔離，無法符合高壓電氣儀表的相關規范，而且光纖還具有不耐高溫、在柜內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，所出現的無線測溫系統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，可以通過構建物聯網系統實時進行數據的傳輸，并在一定程度上實現了遠程的監控。無線測溫系統多方面的優點使其已成了高壓電力測溫系統出現了很大的發展，這也是大勢所趨，但由于現有無線測溫系統只能對于溫度出現了異常時進行實時的監測，卻無法同步對溫度所出現異常的具體位置進行提供，不能及時對于出現異常現象進行檢測。
1高壓電力無線定位測溫系統結構分析
對于高壓電力測溫方法中所出現問題的分析，文章設計出了一種高壓電力無線定位測溫系統，能夠實時發現溫度所出現的異常現象，并對出現的異常位置予以顯示，進而提升了檢修效率。高壓電力無線定位測溫系統是由測溫的終端、信號模塊、無線信號的****模塊、接收模塊、A/D轉換模塊以及單片機、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****模塊依次電進行連接；無線的信號****模塊與接收模塊進行無線的通信；它的接收模塊電連接的是A/D進行的轉換模塊，單片機分別電連接A/D轉換模塊、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的溫度監控工位分別進行安裝，并對溫度進行監控；溫度的監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。信號的處理模塊預存儲包括感溫元件以及溫度的監控工位之間的對應關系，所接收到的各感溫元件的監控信號，并把溫度的監控信號所對應溫度監控工位進行綁定。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設闕值的溫度信號與大于預設闕值溫度信號要區別進行顯示。光顯元件指的是上位機，而且會通過D/A轉換模塊對單片機進行連接。
2高壓電力無線定位測溫系統工作原理分析
在高壓電力無線定位測溫系統在進行工作狀態的時候，測溫的終端中每一個感溫元件分別監控每一個溫度監控工位的信號，然后發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，以及所對應的監控工位所綁定且通過無線信號所發生了模塊，然后再進行****；無線信號所接收到的模塊，接收到的無線信號再向模塊進行****信號，而A/D轉換模塊再把無線信號所接收到的模塊及信號，再轉換成數字信號，并發送到單片機，單片機再根據所接收到的數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字信號予以處理，并對溫度信號予以識別，然后與溫度監控工位所對應的關系通過光顯元件進行光顯示，單片機把每一個溫度信號與預設闕值進行比較，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，并把溫度的監控信號與所對應的監控工位進行了綁定，如果系統檢測到出現了異常的溫度時，則可以通過聲顯元件對所發出的聲音進行預警，并引起工作人員的注意，避免了工作過程中出現了失誤。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的位置，以便能夠直接檢測異常工位，節省了對異常工位進行查找的時間，這樣不但有利于提升檢修的效率，還能夠確保電力系統的正常傳輸，進而減少了用戶出現損失。
3安科瑞無線測溫系統
3.1系統結構
Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
溫度在線監測系統結構圖
3.2系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。
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據。
實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以****/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行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
3.3系統硬件配置
溫度在線監測系統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主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數說明 |
系統組態軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內存 4G，硬盤 500G，以太網口。 顯示器：21 寸，分辨率 1280*1024。 操作系統：Windows 7 64 位簡體中文旗艦版。 數據庫系統：Microsoft SQL Server 2008 R2。 通訊協議：IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等國際標準通信規約 |
智能通信管理機 |
| Anet-2E4SM | 通用網關，2路網口，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備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200 （單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內存4G，硬盤128G，以太網口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統：Windows7 數據庫系統：Microsoft SQL Server 2008 R2 可選Web平臺/APP服務器 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協議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫； |
| ARTM-24 | 35MM導軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 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； | |
無線收發器 |
| ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。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、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好 |
4結束語
綜上所述，文章是一種高壓電力無線定位測溫系統的設計，結構比較簡單，設計科學合理，而且效率非常高。通過對實時在線檢測與實時數據進行分析，不但能防止事故的出現，做到了防患于未然，還對檢修的故障進行定位，提升了檢修的效率，大大降低了檢修的成本，進而提升了高壓電力傳輸工作的穩定性。
參考文獻
[1]袁偉.高壓電力無線定位測溫系統的設計研究
[2]劉強．電網設備溫度無線監測［D］．蘇州：蘇州大學，2005．
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10
作者簡介：
作者簡介：王曉昭，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，工程師， 技術交流：021-69156559
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