无线无源温度监测系统及其应用简述

戴明明 戴鹏

摘 要 一直以来，变电站核心部位温度监测系统的应用都存在着系统布线复杂和系统供电困难等问题，以至于无法实现对变电站温度数据的统一管理和利用。而使用无线无源技术进行温度监测系统的设计，则能够有效解决系统供电和布线问题。基于这种认识，本文对无线无源温度监测系统及其在变电站温度监测上的应用问题展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词 无线无源技术；温度监测系统；应用

中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0111-01

随着电网容量和规模的不断增大，对变电站供电可靠性的要求也越来越高。使用无线无源温度监测系统对变电站核心部位温度进行监测，则能够为变电站的安全运行提供有力的技术支持。因此，有必要对无线无源温度监测系统及其应用问题展开研究，从而更好的促进电力事业的发展。

1 无线无源温度监测系统研究

1.1 系统结构分析

从系统总体结构上来看，无线无源温度监测系统主要由无线无源在线测温系统、温度采集收发器、无线无源测温管理装置、温度采集收发器天线和传感器构成。利用收发器天线，系统温度采集模块可以进行传感射频信号的发射，而温度传感器则能够进行温度对应频率信号的返回。接收到反馈信号后，温度采集模块将能进行数据的处理，然后将数据打包传输至系统的测温管理装置中。利用TCP/IP网络数据转换器，系统可以进行温度监测设备的通信规约转换，然后将数据传送至在线测温系统，从而为监测人员监测设备运行温度提供支持，并且确保设备的稳定运行。利用测温管理装置，还能够对设备运行温度数据进行管理，并且完成设备实时运行数据、历史运行数据和告警数据的查询。而通过Web页面，监控人员也可以实现系统通道管理、台账管理和用户管理。因此从总体结构上来看，无线无源温度监测系统具有较强的开放性、可靠性、可扩展性和易维护性。1.2 系统功能分析

从系统功能上来看，无线无源温度监测系统的应用不仅能够实现各种运行设备温度的集中监测，还能够对设备运行进行实时监测，并且形成一致的通信规约。一方面，利用数字、图形和曲线等方式，系统能够为操作人员提供设备实时温度数据、实时告警数据等多种数据，可以实现设备的实时监控，并且提供告警确认和处理功能。而利用曲线、图表等形式，系统使用人员可以进行当前数据和历史数据的查询。在对设备温度发展趋势曲线进行在线浏览时，系统操作人员也可以按照时间段完成相关数据的查询；另一方面，系统可以为用户提供日志服务。具体来讲，就是进行用户维护设备的日志记录，并且对用户的登录操作进行记录，可以为用户提供日志分类和分时段查询功能。再者，系统可以进行任意测温点分组，并且实现对同一时刻的多个数据的对比分析和阈值查询，并且能够进行设备运行的智能诊断。此外，系统可以为用户提供报表管理、用户管理和系统设置等功能。根据用户输入需求，系统可以形成并输出报表，从而实现数据的对比和导出。同时，系统也能够进行用户操作权限的分级管理，以便在为用户提供数据信息的同时，进行系统核心数据的保护[ 1 ]。通过系统设置，用户可以进行监测设备的添加和删除，然后使用对应通讯接口进行设备数据接收，并且完成系统其它参数的配置。最后，用户也可以利用系统参数管理功能进行系统基础信息的维护管理，并且完成下属设备类型、预告警阈值等参数的设置。

2 无线无源温度监测系统在变电站中的应用

在现实生活中，无线无源温度监测系统在变电站中得到了成功应用。通过在变电站的大电流柜和电容柜的隔离开关触头等位置进行无线无源式测温装置的安装，就能够对这些位置的发热情况进行实时在线监测、诊断和预警[2]。而使用该系统进行变电站设备运行温度的实时监测，将能使变电站运行情况稳定，所以能够在解决变电站开关柜内关键部位发热信息获取难题的同时，使电网供电的可靠性得到提高。

2.1 变电站测温需求分析

在变电站建设的过程中，需要以变电站状态监测为技术支撑。而在变电站状态监测的众多数据中，温度监测数据十分重要。因为一直以来，电气设备接点发热都是导致变电站安全运行受到影响的主要问题。在母线连接点和隔离开关等位置，大量高压部件需要保持长期运行，所以这些部位的接触电阻大且发热。无法对这些部位发热情况进行有效监测，就容易导致变电站事故的发生。但由于变电站电力设备的使用具有一定的环境特殊性，所以其温度在线监测具有一定的难度。首先，以220kV变电站为例，其各种电缆接头数量就多达上千个，所以变电站温度监测存在着监测点数量众多的问题。其次，变电站温度监测点不仅在室内的控制柜中，还有很多在高空裸露，所以温度监测将遭遇千差万别的监测点位置。再者，一直以来，使用温度监测器都存在着布线和供电的问题，以至于难以实现传感器与外界的隔离[ 3 ]。同时，变电站电压可能高达数万乃至几十万伏，所以设备周围的电磁干扰较强，容易给温度监测带来干扰。此外，变电站工作环境温度较高，需要传感器具有一定的耐热性。

2.2 变电站温度的在线监测

在变电站温度的在线监测上进行无线无源温度监测系统的使用，可以在开关柜内的母排上和电缆接头上进行声表面波温度传感器的安装。而该种传感器不需要任何电池供电，并且不需要使用电线与信号发射和接收装置连接。在电磁场较强、潮湿度大和温度极端等恶劣环境中，该传感器也能够有效进行待测设备或位置温度的检测，所以具有较强的应用优势。而变电站在线监测系统为三层构架，可以利用无线方式将信息发送至采集单元，然后由采集单元进行一对多的采集和解码，并且利用以太网将温度信息传递给在线监测智能电子设备。利用光纤以太网的方式，在线监测装置可以基于IEC61850标准将信息传输给监测主站信息平台，从而利用该平台实现对全站监测温度信息的统一管理。而使用该系统进行变电站高压测温，可以进行原始频率值的输出，并且使测量频率具有较高的频率值。相较于其他温度监测系统，无线无源温度监测系统的精度和分辨率则更高，并且无需供电就能实现对系统温度的测量[ 4 ]。此外，系统可以直接利用自带天线将测得温度值传送至采集单元，因此能够使系统的安装和接线复杂度得到简化。

3 结论

总而言之，通过将无线无源温度监测系统安装在变电站核心设备处，并且进行系统所在环境温度的测量分析和验证，可以发现系统全量程范围内测量误差小于±1℃。同时，系统稳定传输距离可达3m，能够在变电站开关柜内保持稳定的无线传感状态。因此，相信随着相关技术的发展，该系统将能在变电站温度监测上得到广泛应用。

参考文献

[1]王玉波，张立勇，单铭.声表面波无线无源温度监测系统[J].软件导刊，2013（2）：93-94.

[2]刘沛，黄延孙.高压设备无线无源温度监测系统的建设分析[J].科技资讯，2015（2）：34.

[3]郭凤仪，刘志岭，王智勇，等.SAW无线无源技术在避雷器温度监测中的应用[J].传感器与微系统，2012（10）：139-142.

[4]祝志祥，陈新，马光，等.无源传感器的研究与应用进展[J].智能电网，2015（3）：191-195.