探討無線測溫技術在智能化變電站中的應用

徐夕元

(國網安徽電力公司蚌埠電力規劃設計院 安徽 蚌埠 233000)

?

探討無線測溫技術在智能化變電站中的應用

徐夕元

(國網安徽電力公司蚌埠電力規劃設計院 安徽 蚌埠 233000)

無線測溫技術是電力行業發展的必然趨勢，本文詳細介紹了變電站常規測溫方法中的蠟片測溫和紅外線測溫法，并對無線測溫系統的工作原理和特點做了闡述。最后本文以110kV東華(城西)變10kV及35kV開關室的方案設計為例，提出了安裝使用無線測溫監控系統在此設計中的應用，得出該技術具有在中心監控室內就可以實時監視運行設備的溫度狀況，做到了遠距離遙測等特點的結論。

無線測溫技術；智能化變電站

一、引言

設備的狀態檢修是電力行業發展的必然趨勢，而狀態檢修首先要解決的是基礎運行數據的大量積累，實現24h實時在線檢測系統為無人值班變電站提供大量運行檢修數據基礎，幫助運行人員分析，同時可及時發現故障，把故障消除在萌芽狀態，提高設備的運行水平。

通過多項事故的分析發現，引起一次設備過熱的直接原因是設備過載、壓接頭不緊。故障時設備過熱，導致設備損壞，短時間內無法恢復供電，從而影響供電可靠率。目前智能化變電站一般具有變電站綜合自動化系統、微機防誤閉鎖系統、防火防盜系統(遙視)，而對于一次設備的重要部位，如開關柜內開關觸點、母排接頭、電纜接頭的溫度自動實時監測，實現有一定的困難。

二、變電站常規測溫方法

(一)蠟片測溫。示溫蠟片法，即在電接觸表面涂一層隨溫度變化顏色的發光材料，通過觀察其顏色變化來大致確定溫度范圍，這種方法準確度低、可靠性差，不能進行定量分析，參考應用價值小。示溫蠟片在使用中容易脫落，后期維護巡視工作量大，維護時需停運相關設備，隱性成本不易估計。

(二)紅外線測溫。任何溫度高于絕對零度的物體都會以電磁波的形式向外界發出紅外輻射能量，輻射能量的大小主要取決于物體的溫度。紅外測溫是以普朗克輻射定律為依據，通過測量被測物體紅外輻射能量，經黑體標定，確定被測物體溫度的測量方式。紅外線測溫準確度高，但實時性差，在一些特定場合使用不方便，且價格高。

電氣設備接點發熱又是變電站安全運行的較大隱患，以往采取的示溫蠟片法和紅外線測溫，不能實時準確、有效反映接點的運行狀況。例如，有的高壓室受設備的限制(如封閉柜)不能及時、準確監視設備接點的狀況，尤其是開關接點、母線連接點分布在不同的地方，而且都是高壓部件，在長期運行中，斷路器的觸點和母線的連接處等部位接觸電阻大而發熱，發熱部位無法檢測，最終導致事故發生。單獨靠人工巡檢，無法消除發熱事故隱患，成為高壓設備安全穩定運行的監測盲區。

三、無線測溫系統

針對上述情況，為保證變電設備狀態的安全運行，提高設備的健康水平，本次設計擬在110kV東華(城西)變10kV及35kV開關室安裝使用無線測溫監控系統。系統經由電腦監控建立資料庫及查詢歷史資料和數據，并在電腦屏幕上顯示，可以在任意時間向有關部門提供變電站一次設備溫度情況，同時運行工區可以利用測得的數據制訂科學合理的設備檢修計劃，進一步提高了供用電管理的應變能力。

(一)工作原理。通過無線溫度傳感器的單片微處理器控制將被測設備溫度由溫度傳感器轉換成數字信號，再通過無線發射接收模塊傳遞至無線溫度顯示儀，通過微處理器將采集到的溫度信息，通過存儲芯片送LCD顯示器顯示，通過光纖模塊上傳到上位機，上位管理單元可接入電力自動化系統或直接通過GPRS模塊將數據遠傳至局中心。

(二)無線測溫系統特點

1.實時性：全年365×24小時不間斷在線監測，時刻保證高壓設備處于受監控狀態，安全不受人為因素影響，將人員疏忽導致的事故幾率降至最低。

2.安全性：不受強電場和強磁場的干擾。系統經過580kV工頻耐壓試驗，絕緣耐壓性能滿足500kV及以下電壓等級的變電站的絕緣等級。系統的安裝模式經過專家研究，制定了三種防污閃安裝模式，充分保障系統的安裝不會降低被測設備的絕緣耐壓等級和安全性。

3.兼容性：監測儀自帶以太網口，可與電力系統綜合自動化系統、遠程圖像監控系統、消防系統等融為功能更加強大的綜合系統，可與局域網、廣域網、internet網及MIS系統方便連接，實現數據共享，簡捷管理。

4.準確性：數字式測量技術保證了測溫精度和測溫的重復性，測溫精度達到±1℃，溫度分辨率達到0.1℃，同時還具有響應速度快的特點，響應時間小于30秒。可以滿足電力系統安全的需要。

5.靈活性：用戶可根據自己的需求，靈活、方便地設置各種參數、控制量，可得到滿意的、豐富的用戶界面。

6.穩定性：溫度傳感器本身為無源器件，僅對溫度敏感，不受振動、沖擊、位移、潮濕等因素的影響，系統穩定可靠。

7.長壽命：系統采用的元部件都是原用于通訊系統中的，通訊系統中除電池所有器件壽命不低于10年，保守估計系統保證可靠運行8年。

8.擴展性：由于傳感器與顯示儀安裝方便，可以根據客戶和工程的需要，靈活的增設測溫點。

四、無線測溫系統方案設計

在本次設計中主要需解決以下問題：對主要設備關鍵部位(不受環境限制)溫度的實時采集，一次采集的溫度模擬信號與數字信號的轉換，溫度信號的傳輸方式及監控后臺的界面設計。

(一)溫度采集。溫度采集的主要器件為溫度傳感器，選擇應用主要考慮互感器的測溫范圍、精度及其與單片機的通信連接。根據運行經驗，運行設備主連接部位溫度超過60℃。因此選用DS系列集成數字式溫度傳感器，測溫范圍-55～125℃，自帶功率放大器可將信號放大，輸出線性特性好、精度高，與單片機通信配合簡單，成本較低，滿足電力系統應用要求。

(二)測溫數據傳輸。可采取(GPRS/CDMA)無線網絡和串行通信方式兩種模式。(GPRS/CDMA)無線網絡方式可利用移動通信已成熟的技術方案，利用短消息服務來傳輸溫度數據，信號覆蓋廣，但成本較高，實時性能較差。串行通信方式是基于變電站現有的網絡資源開發的一種新模式，數據傳輸通過無線調頻模塊、中繼器、無線匯聚終端、變電站微機(已有的工作機)實現。

(三)監控端數據處理及監控界面設計。通過配套軟件的開發應用，無線測溫系統監控端可對采集的數據進行分組編輯定義，實現不同的預警功能；而且還可以應用軟件建立歷史溫度數據庫，為電力系統狀態檢修設備提供決策信息，提高決策的正確性。監控界面設計時，以站內主接線圖為依托，測溫數據顯示在一次系統圖相應位置，簡單明了，便于監測，軟件還可自生成Excel表格，實時顯示測溫數據。

五、結論

本次設計將在110kV東華(城西)變的10kV及35kV開關柜內應用無線測溫技術。在開關柜內的開關觸點、電纜接頭、母線接頭附近安放無線溫度傳感器，在開關室里的隔離柜上安裝無線測溫監控儀，接收顯示溫度傳感器測得的溫度信號并通過光纖傳入站內的綜自系統。實現對本站高壓開關柜內母線、高壓開關觸點、母排接頭等部位的溫度進行實時在線檢測，經過與電力自動化系統連接，在中心監控室內就可以實時監視運行設備的溫度狀況，真正做到了遠距離遙測。

[1]耿宇濤,李剛,信明貴.無線測溫技術在變電站中的應用[J].硅谷,2011,(04):24

[2]呂鋼,伍陸玖.無線測溫技術在變電站電力電纜的應用[J].自動化應用,2014,(05):103-105.

[3]張秋來.WSN與AGENT在變電站無線測溫系統控制中的研究[D].天津大學,2009.

徐夕元(1963-)，男，安徽蚌埠人，國網安徽電力公司蚌埠電力規劃設計院工程師。