关于无线测温在线监测系统研究

李迎涛 李逸铭 尤骥 王乔道 李韩松

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 212001

摘要：本文首先介绍了无线测温在线监测系统的基本工作原理以及软硬件组成，重点介绍了在线监测的无线测温技术特点。在此研究基础上，探讨了无线测温在线监测系统在实际工作场景中的应用案例，证明了其在温度检测方面的重要应用价值。

关键词：无线测温在线监测系统研究

前言

伴随经济的快速发展，电力领域也有了很大的进步，人们对电力系统的安全性、可靠性有了较高的要求，因此，电力系统高压传输设备的安全运行工作就显得非常重要。特别是伴随无人变电站的建设投入使用，人工管理巡视的方法已经逐渐被弱化。在此情况下，人们研究了无线温度监测系统，此系统能实现对电力高压设备的实时在线检测，为电力系统的安全稳定运行提供了较为良好的保障^[1]。

1. 无线测温系统研究背景及优缺点

发电厂与变电站高压开关柜、室外刀闸开关等一些重要的设备，经过长期的运行，往往开关触点以及母线连接出会由于老化、接触过大的电阻而发热，而这些发热位置的温度不能得到提前预警监测，就容易导致安全事故的发生。我们知道，高压设备接头部位的温度难以监测，这主要是由于此部位都会有高压裸露，采用一般的温度测量方法由于不能解决高压绝缘问题，所以都不可使用。无线测温监测装置，通过无线电波来传输信号，传感器主要是安装到高压设备上，同接收设备间无电气联系，所以，无线测温系统能够从根本上解决高压设备发热部位温度监测难的问题。

无线温度监控具有高度的可靠性和安全性，由于价格相对低廉，该系统可以安装在任何高压开关和总线连接上。系统配备标准通讯接口，可实行在线操作。高压开关柜的运行温度信息数据可以通过上位计算机记录，形成高压设备维护的依据，实现系统故障的预测性维护。在电力系统尤其是高压输电监测系统中，绝缘和电磁干扰是引起人们广泛关注且非常重要的问题，尤其是高压输电设备的高压电源温度监控显得尤为重要，而无线温度传感就成为了其最佳解决方案。

对电力系统尤其是高压输电带电设备关键节点的温度监测，除了当前电力系统仍在使用的在被测触点上贴上专用蜡片，并通过定期检查蜡片的变色程度或熔融程度，推导出触点温度这一相对原始的方法外，约有四种监测技术被应用于电力系统定量测温，其中包括光纤测温法、热敏电阻测温法、无线测温法、红外测温法。其中，热敏电阻必须连接在电缆上，因此不能用于暴露在外的带电设备上；光纤测温产品种类繁多，但由于其价格昂贵、安装难度大、机柜内外使用限制，不能被用户广泛使用；红外测温方法目前只能用于人工操作。虽然目前应用广泛，但由于自身的局限性，随着技术的发展，它将逐渐被高科技产品所取代；无线测温方法经研究发现，其具有在线、实时、不影响设备固有绝缘的优点。其先进的技术和广泛的应用范围正在逐步取代原有的产品，成为当前电力系统测温系统的主流产品。

2.无线测温在线监测系统工作原理及方案

2.1无线测温在线监测系统工作原理

无线测温系统经研究发现，是由无线测温、无线通信终端、通信管理器组成：无线测温终端主要是应用感应能量泵原理，从一次设备当中吸取电能，为元器件提供电源，直接使用PT100温度传感器测量系统设备重要位置的温度。通常情况下，经信号调理、模数转换后的温度信号，利用无线方式与无线通信终端设备进行数据信息通讯，从而达到实时温度监测的目的。主要用于测量开关、总线触点、闸刀开关等电力高压系统带电位置的温度。无线测温终端将收到的无线电通讯终端的指令，通过无线电发送A/D采样值、温度值、设备运行状态等信息通讯模块到无线电通信终端。无线通信终端是一种用于在无线测温终端和通信管理设备之间交换信息的系统。它通过通信总线将接收到的通信管理机的指令，通过无线形式发送到无线测温终端。无线测温终端接收到无线数据后，通过通信总线转发给通信管理机，实现数据传输的媒体转换，同时保证数据传输的可靠性和完整性^[2]。

2.2无线测温在线监测系统工作方案

工作方案图

本系统主要是利用4层网络架构，由底层朝上包括：传感芯片、信息收集器、管理中心、总线网关、主站。

(1）传感器与数据收集器：最底层是分布式温度传感器，直接将传感器连接到被测点与地面接触，例如安装在开关柜的总线上；数据采集器天线放置到传感器芯片2米以内。采集器向传感器发送检测信号后，然后待温度监测结果返回数据采集器，完成温度信息的采集工作。

(2）总线网关：网关一般以一个监控室为单元，因此利用单网关连接8个数据采集器的方法。数据采集器经485协议与网关相连，完成多个数据采集器到网关的温度采集信息汇集。

(3）监控中心：监控中心采集同一区域、不同监控室的数据；软件根据电脑上的温度监控客户端软件，对总线网关数据进行汇总分析，同时将数据上传至上级主站。

(4）跨区主站：对不同监控中心的温度数据进行采集和分析。在总站安装温度监控系统服务器端软件，为监控中心上传的数据建立数据库系统以及分析平台，针对此系统平台的远程管理需要通过网络进行。

2.3无线测温的技术特点

无线温度监测预警系统最主要的特点是能对电气配电装置电力电缆的连接处、母排、开关柜内积电的重要部位展开“零距离”监测。它的工作原理决定它不会受来自电磁方面的干扰影响，同时也不会对电气设备稳定运行产生不利影响，具有在高电压、严重腐蚀、辐射、有电磁干扰等环境下工作的优点，具有其他测温技术所没有的多点测温测量技术。

1）无线测温传感器运行在高电压、大电流的环境下，有高强度的电磁干扰，所以无线测温传感器要具有强的抗干扰能力。

2）受高压环境的影响，测温设备选择绝缘性能高、耐高温、阻燃、抗老化的材料。

3）无线温度传感器则可以将其直接粘贴在接头等易发热部位上，实时监测测点温度的变化，实现故障的早期预测和报警，当发生故障时，提供报警并迅速准确确定故障点位置，并按相应预案采取安全处理措施^[3]。

应用场景

无线测温传感器适用于高压输电、变电、配电的众多行业，例如电力、钢铁、采矿、石油化工等行业的高压开关柜、变压器、高压电缆等高压设备的触头、母排等电接点的温度监测。

常用监测位置有：导线、主变三侧套管、各类线夹、刀闸、开关、穿墙套管、电缆接头、电容器表面、接触器触点、母线连接点、高压开关柜触头及接点、开关柜内各个连接点、各类高低压设备存在接触电阻的连接点、其他位置等。

无线测温系统实时性强、性价比高、安全可靠，利用无线传输的方式测量高压环境温度已成为一种必然趋势。实时掌握电网设备状态、线路、线夹温度情况预警和告警信息，实现远程在线监测，降低运维成本，有效降低设备异常故障率，防止出现因温度过高、温升异常等原因引起设备异常损坏现象发生，可有效提高电网设备运行可靠性^[4]。

结束语

综上所述，通过无线监测系统实时在线监测，对温度数据进行长期分析，就能够分析出设备的劣化情况，从而对电力设备由过去的定期计划检修，变为状态检修，提升电力供电的安全性、可靠性，减少由于设备故障停电的时间，进一步缩小停电范围，降低电力检修成本，对于提升电力系统的经济效益以及社会效益具有十分重要的意义。

参考文献

[1]高乐天，张朝峰，张红哲，张军龙，李蒙慧.基于无源测温的变电设备温度在线智能监测预警技术研究[J].科技创新导报，2018,15(27):66+68.

[2]殷博，姬忠全，褚建伟，李保明.无线温度监测系统在水泥行业大型减速机上的应用[J].水泥，2021(04):71-72.

[3]王帅.10kV高压开关柜无线测温设备在电气设备维护中的应用及优势分析[J].现代制造技术与装备，2021,57(03):108-109.

[4]胡成文，龙建立.某水电站发电机组碳刷的分布式无线测温系统设计[J].云南水力发电，2019,35(03):145-148.

李迎涛（1969-），江苏镇江人，国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，技师，主要研究方向变电运维技术管理与应用。

电话：13921598079E-mail： 183830220@qq.com

李逸铭（1997-），江苏镇江人，镇江三新供电服务有限公司，本科，主要研究方向低压农网配电业务及项目。

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尤骥（1981-），江苏镇江人，国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，技师，主要研究方向变电运维技术管理与应用。

电话：13952852200E-mail： 7829672@qq.com

王乔道，（1980-），重庆南电科技有限公司，高级经济师，主要研究方向经济管理市场营销。

电话：13101234678 E-mail： 378455126@qq.com

李韩松，（1973-），重庆渝北区人，重庆南电科技有限公司，工程师，主要研究方向电子技术与应用

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