0引言
伴隨城市建設對電力需求的日益變大，變電站中某些設備局部經(jīng)常要處于長期高負荷運行狀態(tài)，它所導致的溫度偏高很容易引發(fā)火災或爆炸等惡性事故，造成不利的經(jīng)濟損失及社會影響，因此有必要對變電站設備進行溫度實時監(jiān)控。無線測溫技術是在數(shù)字化技術背景下發(fā)展起來的，在實際的應用過程中主要是運用數(shù)字化技術優(yōu)勢，運用計算機技術對溫度進行在線監(jiān)測預警，可以實時進行自動檢測，降低現(xiàn)場設備的巡查工作量，對不全狀況進行提前預警，在后臺運用計算機能夠輕松實現(xiàn)遠程監(jiān)測和無人值守。
1無線測溫技術（WSM）的特點及結(jié)構(gòu)分析
1.1無線測溫與傳統(tǒng)測溫的比較
無線測溫，是指高壓電氣設備的溫度通過傳感技術、無線通訊技術、進行信號轉(zhuǎn)換進行傳輸，由于它絕緣強度高、抗電磁干擾能力強的特點，很適合在高壓電氣設備觸點進行溫度實時監(jiān)測，利用無線傳輸?shù)姆绞綔y量高壓環(huán)境溫度成為一種必然趨勢。下面對無線測溫與三種常規(guī)測溫技術進行比較：（1）普通測溫：常規(guī)的測溫方式是指利用熱電阻、半導體或熱電偶溫度傳感器等測溫，用金屬導體傳輸信號，絕緣強度不能滿足。無線測溫系統(tǒng)絕緣強度高，與高壓電氣設備隔離，在高壓電氣設備的任意觸點上都可以安裝，準確測量高壓電氣設備觸點的實時溫度。（2）紅外測溫：由于紅外測溫是通過紅外成像儀透過高壓電氣設備連接處成像，由于變電所高壓電氣設備多，電磁場強度大，成像儀很難準確成像，這樣很大程度干擾了測溫的準確度，導致紅外方式無法測量。另外高壓設備環(huán)境限制，無法安裝紅外測溫探頭（因為探頭需與被測物體保持的安全距離，并需要正對被測物體的表面）。無線測溫系統(tǒng)可以直接安裝到高壓電氣設備連接處的表面或封閉的柜體內(nèi)，通過溫度采集器進行采集，對后臺機進行無線信號方式傳輸[1]。（3）光纖測溫：光纖測溫也是將溫度傳感器直接安裝在電氣設備連接處或者封閉的柜內(nèi)，溫度傳感器用光纖連接到光纖測溫儀，再利用光纖溫度測溫儀通過光纖傳遞進行信號傳輸。光纖韌性、強度不高，受環(huán)境溫度影響大。日積月累絕緣強度降低比較快，在高壓柜內(nèi)安裝、布線受限制，投入成本變大。無線測溫系統(tǒng)采用電磁波傳輸信號，監(jiān)測器直接安裝在高低壓設上，溫度測量準確，可以解決電氣絕緣問題，
1.2WSN的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
（1）節(jié)點結(jié)構(gòu)分析。WSN還是以網(wǎng)絡為主，它的大量傳感器節(jié)點被密集布置于所監(jiān)測的對象環(huán)境中，它的每一個節(jié)點既是路由器節(jié)點也是終端傳感節(jié)點，而且也能自動組成網(wǎng)絡，啟動多跳路由機制展開通信功能。所以這種節(jié)點結(jié)構(gòu)在硬件能耗方面相當?shù)?，且具有無線傳輸模式，而且它也支持多跳路由協(xié)議[2]。從WSN傳感節(jié)點來講，它主要包括了傳感器、處理器、無線收發(fā)器以及能量供應4部分模塊。其中，傳感器模塊主要負責變電站監(jiān)測區(qū)的數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換；處理器模塊主要負責實現(xiàn)包括節(jié)點設備控制、路由協(xié)議、同步定位、任務及功耗管理在內(nèi)的一切設備維護任務；無線通信模塊主要負責收發(fā)數(shù)據(jù)等工作。無線通信涉及高技術含量工作內(nèi)容，能耗高，這就需要能量供應模塊，盡可能采用太陽能電池板增加續(xù)航能力。（2）通信結(jié)構(gòu)分析。WSN的通信結(jié)構(gòu)也是一傳感器節(jié)點展開，不過這些節(jié)點被隨機布置于被檢測區(qū)域內(nèi)，通信功能所要實現(xiàn)的就是在區(qū)域內(nèi)收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各個節(jié)點之間的相互網(wǎng)絡連接。傳感器同時也擁有強大的自組織功能，可以以多跳中繼方式來實現(xiàn)對匯聚節(jié)點的信息采集及傳送。WSN會將節(jié)點匯聚將所收集數(shù)據(jù)全部傳送到計算機上以供技術觀察人員判斷并作出下一步設備運行決策[3]。
2變電站無線測溫技術的應用
WSN在變電站中的無線測溫技術應用主要有如下步驟。首先要在站內(nèi)部署構(gòu)建測溫裝置網(wǎng)絡體系，實現(xiàn)體系基于數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡節(jié)點覆蓋的基本功能，以便于清晰測溫對象信息。然后將信息傳送到中控室從而進行處理分析和管理[4]。一般來說，WSN所采用的都是ISM頻段，它不需要申請頻點，而是通過系統(tǒng)中的256個或更多溫度傳感器、單體數(shù)據(jù)接收器和一臺計算機來實現(xiàn)溫度節(jié)點控制，將溫度傳感器與數(shù)據(jù)接收器通過無線鏈路相連接，促成無線監(jiān)測體系。WSN在變電站的無線測溫工作主要以上層協(xié)議為核心支持，它確保通信網(wǎng)絡中每個時段都只有一個站點處于數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸狀態(tài)，這樣就能避免相互之間的數(shù)據(jù)信號干擾。這種站點輪換工作制度主要以逐點掃描來進行數(shù)據(jù)采集、單元發(fā)送以及接收，基本實現(xiàn)了對溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)測處理，能夠?qū)崟r把握變電站設備溫度變化，做到有備無患。
無線測溫技術在變電站中進行應用，會用到無線溫度傳感器、測溫通信終端和溫度監(jiān)測工作站等設備，充分利用了數(shù)字化技術來構(gòu)建無線測溫監(jiān)測平臺，將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。其中無線溫度傳感器主要是指在各測溫點放置發(fā)送裝置和無線溫度測量裝置，在變電站中應用無線測溫技術，比如選擇阿米特AT-II-C5型無線溫度傳感器，給每個無線傳感器設置ID編號，將編號存入到計算機數(shù)據(jù)庫中，測量溫度需要控制在-40℃-125℃。數(shù)字化測溫通信終端在實際的使用過程中主要負責接收無線溫度傳感器發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)，需要將軟件管理上的數(shù)據(jù)上傳到管理計算機中。為了提高終端的響應速度，需要運用一個終端來管理100個探頭。溫度檢測工作站，主要是指一臺PC計算機，計算機需要經(jīng)RS485通信接口轉(zhuǎn)換器來與測溫通訊終端建立連接。需要對各監(jiān)測點運行溫度數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，對監(jiān)測點的溫度變化曲線進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱和迅速升高，需要立即報警。
3安科瑞無線測溫系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.2系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。
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對應時間的溫度數(shù)據(jù)。
實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。
3.3系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(wǎng)關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內(nèi)存 4G，硬盤 500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21 寸，分辨率 1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows 7 64 位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Microsoft SQL Server 2008 R2。 通訊協(xié)議：IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等國際標準通信規(guī)約 |
智能通信管理機 |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關，2路網(wǎng)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(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200 （單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：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(xié)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(xié)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(xié)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(xié)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(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。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(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)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(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)部預埋好 |
4結(jié)束語
總之，無線測溫技術具有多適應性，且它的功耗更低、網(wǎng)絡容量更大，數(shù)據(jù)傳輸安全且兼容性，非常適合于目前許多中小型變電站使用。而無線傳感器網(wǎng)絡的興起也證明無線通信技術在未來必將成為工業(yè)領域所不能缺少的核心技術。將數(shù)字化技術作為輔助手段，運用計算機對系統(tǒng)在實際運行過程中溫度的變化情況進行監(jiān)控，了解影響溫度變化的原因，對促進各項生產(chǎn)工作的有效開展具有重要作用，充分的展現(xiàn)出了無線測溫技術的可靠性和經(jīng)濟性，驗證了無線測溫技術良好的應用前景，需要加大對該技術的推廣。
參考文獻
[1]焦付紅.變電站無線測溫技術的應用探討.
[2]喬礦生.無線測溫技術在變電站中的應用[J].河北煤炭,2013(01):56-58.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
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