無線測溫技術在供電系統中的應用

田旭東，董 軍，牛 兵

（兗礦集團興隆莊煤礦，山東 兗州 272102）

興隆莊煤礦35kV變電所擔負著全礦井的供電任務，以往供電系統大多依靠人工巡檢的方式來排查發熱的故障點，但是，在惡劣的天氣條件下，在封閉性比較強的高壓柜中，很難實現溫度的檢測。隨著負荷的增大、安全生產的需要，保障電力供應的安全可靠是安全生產的必要條件。

一、供電系統存在的問題

通過對大量電力事故的統計分析，引起供電設備故障的直接原因主要是各種高低壓開關柜內部觸頭，變壓器、母排、電纜的接頭等，因制作質量不良、壓接不緊、材質老化、接觸電阻增大，在負荷增加時出現接頭過熱、甚至燒穿。接頭的質量好壞，只能在運行中發現，而且運行時間越長越容易發生過熱燒穿事故。為了對這些容易發熱的觸頭、接頭、電力設備進行跟蹤監控，興隆莊煤礦35kV變電所安裝了無線測溫預警系統，即在每個需要監測的點上各安裝一個溫度傳感器，溫度傳感器把采到的溫度轉換為無線信號發送給無線接收終端，由無線接收終端完成數據的轉換，并由面板顯示測到的溫度或由測溫工作站顯示和存儲。

二、無線測溫預警系統的構成

1.系統拓撲圖（圖1）

2.系統主要設備

（1）無線溫度傳感器。在每一個需要監測溫度的節點上安裝一個無線溫度傳感器，該傳感器每隔設定時間自動測量所在位置的溫度，并將測得的溫度數據發送給測溫通信終端。

（2）測溫通信終端。自動接收無線溫度傳感器發送的溫度數據，并在收到測溫工作站的讀取命令后把收到的數據上傳測溫工作站。

圖1

（3）測溫工作站。測溫工作站為一臺工控計算機，在該計算機上運行專用軟件，用來定時讀取和存儲從通信終端中收集的溫度數據。

（4）測溫管理中心。測溫管理中心是一套專用測溫管理軟件，可在連接到企業的網絡上的任意一臺計算機上運行。

三、預警系統主要功能

1.無線溫度傳感器

（1）無線溫度傳感器功能：

①每個溫度探頭具有唯一的ID號，當無線傳感器發送被監測點溫度的同時，把其自身的編號（ID號）也傳輸出來，這些數據最終被傳輸到計算機時，計算機根據事先在數據庫中保存的傳感器編號與安裝地點，自動確定各監測點的溫度。這一特點非常適合運行中心具有大量監測點的應用，提高了系統的自動化程度，減輕了人工測溫時的繁瑣工作。

②無線溫度數據傳輸。傳感器與測溫終端之間的無線連接，既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電網安全運行的影響，使系統的安全性、靈活性得到極大提高。無線通信選擇工作于ISM工作頻率，對人體無傷害、對周圍設備無電磁干擾，符合FCC標準和國家無線管理規定。

③每天24h連續在線監測。傳感器每隔一定時間自動發射一次監測點的溫度數據，計算機實時收集并記錄所有監測點的溫度數據，發現異常立即報警。解決了試溫片、紅外等測溫方法需要人工到現場巡視、掃描造成延誤而引起的故障。

（2）無線溫度傳感器特點：

①實時性。溫度采集時間間隔可以按秒級設定，保證數據的記錄、分析及時準確，為設備檢修、生產調度等提供可靠依據。

②低功耗。采用高效電池供電，保證可靠運行6年以上。

③準確性。測量精度可達±1℃。

④系統性。可與電力系統綜合自動化系統融為一體，擴充現有系統功能，實現數據共享，便捷管理。

⑤安全性。等電位、單點、絕緣安裝，沒有任何連接導線，方便安裝維護，且系統具有極高的安全可靠性。

⑥低成本高效益。使用該系統后，可以節約購置昂貴的測溫儀（如紅外成像儀、點式測穩儀等）；可以節省人員，提高工作效率；有的放矢地開展設備維修，減少維護工作量；減少事故。

（3）無線溫度傳感器技術指標：

①測量溫度范圍：-25～125℃。

②測量精度：±1℃。

③測溫時間間隔：1s～10min可設定。

④探頭使用壽命：大于6年。

⑤工作頻率：915MHz（免申請）。

⑥最大發射功率：≤10MW。

⑦最遠傳輸距離：≥100m（無阻擋）。

⑧探頭尺寸：35mm×35mm×45mm。

2.無線溫度接收終端

（1）無線通信終端功能特點：

①界面人性化設計。中文面板，操作簡單。

②安裝方便。可以在開關柜上，也可以固定在墻壁或其他物體上。

③抗干擾能力強。能夠準確識別和接收探頭發出的溫度信號，而不受其他設備的影響。

④傳感器與測溫終端之間采用無線連接。無線連接既方便了系統的安裝與維護，又減少了對電網安全運行的影響，使系統的安全性、靈活性得到極大提高。

⑤無線通信選擇工作于ISM工作頻率，對人體無傷害、對周圍設備無電磁干擾，符合FCC標準和國家無線管理規定。

⑥可擴展性。每個測溫接收通信終端最大容量可接收100個測溫探頭;給以后擴容留有足夠的空間，而無需增加新的接收裝置。

（2）無線通信終端技術指標：接收頻率915MHz；接收靈敏度-100dBm；功耗＜1W；管理探頭數量最多100個；與管理主機傳輸協議為Modbus協議；終端地址設置范圍為1～250號；與管路主機的電氣接口RS-485；終端報警方式為蜂鳴器報警或外接報警設備；工作電壓AC220V±10%，50Hz或60Hz；繼電器承受負載最大交流250V，7A；尺寸96mm×96mm×115mm(WTR-10)，180mm×125mm×36mm(WTR-20)；開孔尺寸92mm×92mm(WTR-10)；重量為0.5kg(WTR-10)，0.6kg(WTR-20)；環境溫度-20～65℃。

四、測溫工作站功能特點

測溫工作站為一臺工控計算機，在該計算機上運行專用軟件，用來定時讀取從通信終端中收集的溫度和ID數據，并寫入本地硬盤中作長期保存。對數據進行處理、維護，異常報警，以及溫度變化趨勢分析。

（1）能通過工作站實時、直觀地觀察到開關柜內斷路器一次插頭和電纜接頭等電氣接點運行溫度的變化情況。

（2）通過對所有現場檢測到的數據，能自動生成開關柜內一次插頭和電纜接頭指定時間段的溫度變化趨勢、歷史事件統計，以及所需要的曲線圖和圖表。

（3）系統能夠對所檢測到的數據進行分析，提前預知和判斷以后多少天內開關柜內一次插頭及電纜接頭出現故障并形成報表，詳細顯示故障點的位置并打印報表。

（4）報警溫度可以根據用戶的實際情況自行設定，對到達預警值和越線值的監測點能進行聲光報警顯示報警點的具體位置并記錄在案。報警值的設置有兩種方式：①相對報警溫度。指當溫度傳感器的測量溫度比終端測量的環境溫度高出多少即認為異常，需要報警。取值范圍：0～60℃；②絕對報警溫度。指當溫度傳感器測量的溫度值達到多少度后即認為異常，需要報警。取值范圍：10～100℃。

（5）能對報警事件實時打印記錄，可以實現歷史的查詢。對監測點的預警值、報警值能在線修改，對傳感器的故障能進行在線診斷并顯示打印。

（6）系統具有強大的擴展功能，當新設備納入檢測范圍時，僅增加相應的新設備接入即可，原系統不受任何影響。

（7）控制中心的計算機網絡系統可以實現遠程通信、無人職守、數據可以接入企業網。

（8）軟件操作簡單，易維護，非專業人員只要是稍加培訓就可以對系統進行配置和修改。