0  引言

无线温度传感器采集和发送温度数据，无线测温通信终端定时循环收集温度和地址数据，测温工作站收集通信终端的数据，并进行相关处理和预警，测温管理中心则对测温工作站进行管理。系统具有全天候无遗漏将温度数据进行实时采集、无线数据传输、运行状态数据显示、自动异常分析报警、历史数据查询并自动分析，实时监测设备的运行状态。保证了供电系统最大的安全可靠稳定，具有很好的实际指导意义。

1、项目的背景和意义

自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用与社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电了等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着全人重要的作用，温变是变电站设备重要指标之一，也是保证设备安全运行的重要参数。同时，温度是影响安全运行和设备效率的重要因素。基与此，无线测温预警系统对变电站安全运行具有重要的意义。

2、国内外研究开发现状和发展趋势(包括知识产权状况)

（1）现状

在开展设备巡检时，对设备进行测温不仅可以了解设备在运行期间的状态，同时还可以发现设备由于接触不良或负荷偏大引起的发热偏高问题。设备带电运行后，由于电流的热效应，温度比周围环境温度偏高属于正常情况，但由于设备存现缺陷或是负荷电流超过设备额定电流而引起的发热偏高不仅会加强设备绝缘老化，缩短使用寿命，甚至会导致设备发生故障引起停电事故，所以对设备进行测温巡检十分重要。在无线安装测温系统前，运行人员主要依靠手持式红外成像仪进行测温。一是工作量大，二是开关柜内刀闸触头等存在盲区，测量不方便，而且容易有遗漏现象，需要有一种可以代替人工，自动进行测温的装置来弥补这种弊端。

（2）趋势

变电站无线测温系统具有优异的绝缘性能，能够彻底隔离电力设备上的高压，能够紧贴；在被测物体的表面，直接安装到高压触头上，准确测量高压触点的。能够直接安装到带电物体的表面，可在封闭的柜体内直接测量柜体内设备的温度，以无线方式传出。

没有引线，完全绝缘，同时具有低成本高收益的优势。

3、承担单位的技术优势和条件

供电运维管理中心承担着集团生产与生活的供电，在人才储备、专业技能、管理运行经验方面具有很强的优势。具有多名中高级工程师职称技术骨干，有丰富的煤矿供电系统的运行管理经验；专业的科室专业化管理，能够配合项目可靠稳定地实施；具有良好的试验环境，能够为项目实施提供必要的条件。试验设备具有常规理论分析及仿真工具、硬件开发调试工具、模拟测试设备等。

4、研究内容和关键技术

4.1研究内容

（1）温度测量

每到用电高峰时期，随着用电负荷增加，配电室内各个开关尤其是大负荷开关便可能出现超高温运行的情况，为防止出现事故，需要对开关容易起温部位进行温度采集并施以控制。

测温系统可24小时不间断对各个测温点进行测量，在主控室的工作人员可设定测温系统的高温报警极限值，当被检测设备超过设定温度值时，系统能够自动报警，并将这些信息存储到数据库中，工作人员便可提前到故障地点（开关）实地查看，并采取相应措施，预防事故的发生。

（2）无线信号传输技术

温度传感器与接收装置之间采用有源RFID无线射频技术进行无线信号传输。

（3）环境温度检测

配电室内设备对于工作环境温度有较高的要求，高低温会对设备能否正常工作及使用寿命产生巨大的影响。无线测温系统具有环境温度检测模块，可以随时对配电室内的温度进行检测，也可人工设置报警的限值，包括低温、高温报警限值，超过限值后立即报警。

4.2 关键技术

电力设备在线监测预警系统由无线温度传感器（探头）、无线测温通信终端、测温管理系统组成。

无线温度传感器采集和发送温度数据，无线测温通信终端定时循环收集温度和地址数据，测温工作站收集通信终端的数据，并进行相关处理和预警，测温管理中心则对测温工作站进行管理。系统具有全天候无遗漏将温度数据进行实时采集、无线数据传输、运行状态数据显示、自动异常分析报警、历史数据查询、趋势自动分析和打印功能。

5、技术路线方案、课题分解

5.1  项目概述

本次实施项目共有1座35kV变电站，根据现场实际考察和交流，主要监测部位是变压器的进线和出线、穿墙套管、35kV 进出线柜、隔离刀闸、6kV进线柜上下刀闸口和断路器上下触头等主要发热部位。将上述发热部位分别根据不同位置安装相应规格的测温传感器，将所监测的数据实时发送到无线接收终端装置，接收终端能就地显示、温度监测、并将数据发送至后台系统远程监测、预警。

5.2  系统设计

5.2.1 35kV高压配系统配置

35kV高压配电室主要监测的有2个高压进线室，6个断路器出线室，2个站变室，隔离刀闸7组（每组两个），及穿墙套管。

每个断路器室在断路器上下侧、进出线穿墙套管，二楼穿墙套管共5组，每组3个，6个断路器室共计90个测温点。

进出线室同断路器室，安装在刀闸上下侧，进出线穿墙套管，共4组，每组3个，2个进线室4个出线室共计72个测温点。

站变室安装在变压器进出线端及穿墙套管端，共3组，每组3个，2个站变室共计18个测温点。

隔离刀闸共7组，每组2个隔离刀闸，安装在上下侧及穿墙套管，共6组，每组3个，7组刀闸共安装126个测温点。隔离开关二楼穿墙套管共12组，每组3个，共安装36个测温点。

另外，断路器出线侧穿墙套管6组，每组6个（里外两侧），共计安装测温点36个。直流母线每段安装1组测温点，2段母线共安装测温点6个。两台主变在进出线端及穿墙套管安装测温点共6组，18个测温点。联络柜断路器上下侧，进出线穿墙套管，共4组，每组3个，共12个。

综上所述，共计安装测温点414个，根据现场情况，为保证信号，安装8个通讯终端。

5.2.2 6kV高压配电室设计

6kV配电室内每段12台开关需要安装测温点，每台开关的断路器上下侧，出线刀闸上下侧，上隔离刀闸静触点侧共安装5组，每组3个，两段共24台开关加1台联络柜，合计375个测温点，进线穿墙套管，共2组，每组3个，共6个。进线柜2台，每台断路器上下侧，出线刀闸上下侧，共安装4组，每组3个，共24个测温点。6KV室内共计安装测温点405个。根据现场情况，保证信号质量，需要安装通讯终端8个。

5.2.3 系统总配置设备

本变电站本次设计共有温度传感器819个，无线通信终端16台，测温管理中心1套。

5.2.4 系统通讯设计

通讯主要采用RS-485总线方式，按现有情况本系统通讯方案为：无线测温传感器（无线测温模块）与数据接收终端的通讯采用无线通讯方式，无线接收终端通过RS-485总线方式将数据传输至系统后台。通过现有的网络上传到主控室，在主控室内里面放置一台数据管理服务器，所有的温度数据全部存储在服务器里面，服务器和现有的局域网连接，实现各个管理部门通过网络来浏览各个监测点的温度情况。

2.2.4监测系统项目综述

无线温度传感器现场安装采用卡接、绑扎安装方式，将无线温度传感器安装于动触头、电缆头、处（见安装效果图）。无线接收终端安装于开关室合适位置（见安装效果图）。系统后台安装与主控室合适位置。

5.3课题分解

5.3.1、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关系，自动确定各监测点的温度。

（2）无线温度数据传输

传感器与测温终端之间采用无线连接，不需要在复杂的电网环境下增加额外的线路，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。

（3）每天24小时连续在线监测

传感器每隔一定时间（可以事先设定）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。

5.3.2、 无线温度传感器特点：实时性；低功耗；准确性；系统性；安全性；低成本高效益。

5.3.3、无线温度传感器安装图片

图表1无线温度传感器安装

5.3.4无线测温通信终端 ：型号：WTR-20   

5.3.5 无线测温通信终端功能特点：界面人性化设计，中文面板，操作简单。

6、预期成果(包括经济效益)

6.1经济效益

无线在线测温系统在变电站的推广使用，可有效提高工作效率、降低工作成本、加强作业安全性，并具有可观的经济效益：一是替代原先变电站温度监测需人工检测的空白。二是能快速预警，为事故处理提供初步参考信息，有效保障设备安全可靠运行，提高安全生产工作效率和质量。

6.2社会效益

变电站在线无线测温系统是集计算机技术、通讯技术、抗电磁干扰技术、数字传感技术及工业现场总线技术于一体的高科技产品，先进的现代科技的应用所产生的社会效益极为突出：一是提升了企业的标准化和智能化水平，提高企业的竞争力。二是推进煤矿变电站自动化的进程，实现管理手段创新有着积极作用。三是成为煤矿变电站站业内的一个亮点，有助于提升企业的社会形象，获得良好的社会效益。  

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[3]许高俊，马宏忠，李超群.高压开关柜有源无线温度在线监测系统设计[]电测与仪表，2014，51(22):82-86

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