无线测温技术在供电系统中的应用

田旭东，董 军，牛 兵

（兖矿集团兴隆庄煤矿，山东 兖州 272102）

兴隆庄煤矿35kV变电所担负着全矿井的供电任务，以往供电系统大多依靠人工巡检的方式来排查发热的故障点，但是，在恶劣的天气条件下，在封闭性比较强的高压柜中，很难实现温度的检测。随着负荷的增大、安全生产的需要，保障电力供应的安全可靠是安全生产的必要条件。

一、供电系统存在的问题

通过对大量电力事故的统计分析，引起供电设备故障的直接原因主要是各种高低压开关柜内部触头，变压器、母排、电缆的接头等，因制作质量不良、压接不紧、材质老化、接触电阻增大，在负荷增加时出现接头过热、甚至烧穿。接头的质量好坏，只能在运行中发现，而且运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。为了对这些容易发热的触头、接头、电力设备进行跟踪监控，兴隆庄煤矿35kV变电所安装了无线测温预警系统，即在每个需要监测的点上各安装一个温度传感器，温度传感器把采到的温度转换为无线信号发送给无线接收终端，由无线接收终端完成数据的转换，并由面板显示测到的温度或由测温工作站显示和存储。

二、无线测温预警系统的构成

1.系统拓扑图（图1）

2.系统主要设备

（1）无线温度传感器。在每一个需要监测温度的节点上安装一个无线温度传感器，该传感器每隔设定时间自动测量所在位置的温度，并将测得的温度数据发送给测温通信终端。

（2）测温通信终端。自动接收无线温度传感器发送的温度数据，并在收到测温工作站的读取命令后把收到的数据上传测温工作站。

图1

（3）测温工作站。测温工作站为一台工控计算机，在该计算机上运行专用软件，用来定时读取和存储从通信终端中收集的温度数据。

（4）测温管理中心。测温管理中心是一套专用测温管理软件，可在连接到企业的网络上的任意一台计算机上运行。

三、预警系统主要功能

1.无线温度传感器

（1）无线温度传感器功能：

①每个温度探头具有唯一的ID号，当无线传感器发送被监测点温度的同时，把其自身的编号（ID号）也传输出来，这些数据最终被传输到计算机时，计算机根据事先在数据库中保存的传感器编号与安装地点，自动确定各监测点的温度。这一特点非常适合运行中心具有大量监测点的应用，提高了系统的自动化程度，减轻了人工测温时的繁琐工作。

②无线温度数据传输。传感器与测温终端之间的无线连接，既方便了系统的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到极大提高。无线通信选择工作于ISM工作频率，对人体无伤害、对周围设备无电磁干扰，符合FCC标准和国家无线管理规定。

③每天24h连续在线监测。传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据，计算机实时收集并记录所有监测点的温度数据，发现异常立即报警。解决了试温片、红外等测温方法需要人工到现场巡视、扫描造成延误而引起的故障。

（2）无线温度传感器特点：

①实时性。温度采集时间间隔可以按秒级设定，保证数据的记录、分析及时准确，为设备检修、生产调度等提供可靠依据。

②低功耗。采用高效电池供电，保证可靠运行6年以上。

③准确性。测量精度可达±1℃。

④系统性。可与电力系统综合自动化系统融为一体，扩充现有系统功能，实现数据共享，便捷管理。

⑤安全性。等电位、单点、绝缘安装，没有任何连接导线，方便安装维护，且系统具有极高的安全可靠性。

⑥低成本高效益。使用该系统后，可以节约购置昂贵的测温仪（如红外成像仪、点式测稳仪等）；可以节省人员，提高工作效率；有的放矢地开展设备维修，减少维护工作量；减少事故。

（3）无线温度传感器技术指标：

①测量温度范围：-25～125℃。

②测量精度：±1℃。

③测温时间间隔：1s～10min可设定。

④探头使用寿命：大于6年。

⑤工作频率：915MHz（免申请）。

⑥最大发射功率：≤10MW。

⑦最远传输距离：≥100m（无阻挡）。

⑧探头尺寸：35mm×35mm×45mm。

2.无线温度接收终端

（1）无线通信终端功能特点：

①界面人性化设计。中文面板，操作简单。

②安装方便。可以在开关柜上，也可以固定在墙壁或其他物体上。

③抗干扰能力强。能够准确识别和接收探头发出的温度信号，而不受其他设备的影响。

④传感器与测温终端之间采用无线连接。无线连接既方便了系统的安装与维护，又减少了对电网安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到极大提高。

⑤无线通信选择工作于ISM工作频率，对人体无伤害、对周围设备无电磁干扰，符合FCC标准和国家无线管理规定。

⑥可扩展性。每个测温接收通信终端最大容量可接收100个测温探头;给以后扩容留有足够的空间，而无需增加新的接收装置。

（2）无线通信终端技术指标：接收频率915MHz；接收灵敏度-100dBm；功耗＜1W；管理探头数量最多100个；与管理主机传输协议为Modbus协议；终端地址设置范围为1～250号；与管路主机的电气接口RS-485；终端报警方式为蜂鸣器报警或外接报警设备；工作电压AC220V±10%，50Hz或60Hz；继电器承受负载最大交流250V，7A；尺寸96mm×96mm×115mm(WTR-10)，180mm×125mm×36mm(WTR-20)；开孔尺寸92mm×92mm(WTR-10)；重量为0.5kg(WTR-10)，0.6kg(WTR-20)；环境温度-20～65℃。

四、测温工作站功能特点

测温工作站为一台工控计算机，在该计算机上运行专用软件，用来定时读取从通信终端中收集的温度和ID数据，并写入本地硬盘中作长期保存。对数据进行处理、维护，异常报警，以及温度变化趋势分析。

（1）能通过工作站实时、直观地观察到开关柜内断路器一次插头和电缆接头等电气接点运行温度的变化情况。

（2）通过对所有现场检测到的数据，能自动生成开关柜内一次插头和电缆接头指定时间段的温度变化趋势、历史事件统计，以及所需要的曲线图和图表。

（3）系统能够对所检测到的数据进行分析，提前预知和判断以后多少天内开关柜内一次插头及电缆接头出现故障并形成报表，详细显示故障点的位置并打印报表。

（4）报警温度可以根据用户的实际情况自行设定，对到达预警值和越线值的监测点能进行声光报警显示报警点的具体位置并记录在案。报警值的设置有两种方式：①相对报警温度。指当温度传感器的测量温度比终端测量的环境温度高出多少即认为异常，需要报警。取值范围：0～60℃；②绝对报警温度。指当温度传感器测量的温度值达到多少度后即认为异常，需要报警。取值范围：10～100℃。

（5）能对报警事件实时打印记录，可以实现历史的查询。对监测点的预警值、报警值能在线修改，对传感器的故障能进行在线诊断并显示打印。

（6）系统具有强大的扩展功能，当新设备纳入检测范围时，仅增加相应的新设备接入即可，原系统不受任何影响。

（7）控制中心的计算机网络系统可以实现远程通信、无人职守、数据可以接入企业网。

（8）软件操作简单，易维护，非专业人员只要是稍加培训就可以对系统进行配置和修改。