无线测温技术在供电系统中的应用

胡冠楠 上海嘉定

安科瑞电气股份有限公司

摘 要：主要论述无线测温技术在兴隆庄煤矿35kV变电所的应用情况，通过安装无线测温预警系统解决了供电设备因故障给矿井安全生产带来的困扰，为矿井安全生产提供了强有力的保障。

关键词：无线测温；变电所；预警系统

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

2. 系统主要设备

3. 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。

4. 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系统主要设备温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。据上传测温工作站。

5. 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。

6. 测温管理专用测温 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

2. 无线温度传感器功能： ①每个温度探头具有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。

3. 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J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。

4. 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最远传输距离：≥100m （无阻挡）。 ⑧探头尺寸：35mm×35mm×45mm。

5. 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。

6. 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Z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

五、安科瑞无线测温系统解决方案

1.Acrel-2000T 无线测温监控系统，具有实时监测、温度曲线、事件告警等功能，可以帮助值班人员尽早发现问题，消除隐患，确保电力设备的安全运行。为电力设备的安全、经济、可靠运行提供了全新的解决方案。支持 Web 访问和安卓 APP。

Acrel-2000T 无线测温监控系统通过 RS-485 总线或以太网与间隔层的设备直接进行通信，系统设计遵循国际标准 IEC 60870-5-103、Modbus RTU、Modbus TCP 等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了提高。
Acrel-2000T 无线测温监控系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能。可以监控无线测温系统下设备的运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

适用场合：泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所。

六、产品配置

七、结语

由于传感器、无线数据通信、数据挖掘等技术的不断发展，高压电气的温度实时监测系统将会变得更为科学。随着无线测温系统的应用和普及，我国的电力工业也更加稳定和安全，其技术的进步为我国的发展作出了贡献。

【参考文献】

[1]兖矿集团兴隆庄煤矿田旭东、董军、牛兵《无线测温技术在供电系统中的应用》

[2]刘慧瑾,张大鹏,基于物联网无线测温系统在电厂的应用和研究[J],上海节能,2022(5):590-595。

[3]李徽胜,基于物联网技术的无线测温系统设计[J],自动化技术与应用,2022,41(5):103-106。

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版。