无线测温在线监测系统工作原理与产品选型

任运业

江苏安科瑞微电网研究院有限公司  江苏江阴  214432

   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

0引言

   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

   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]。

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[3]。

4安科瑞无线测温系统

4.1系统结构

          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讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了极大地提高。该系统具有遥信、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的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

温度在线监测系统结构图

4.2系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

1）温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

2）运行报表：查询及打印各测温点某一时间的温度数据。

3）实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

4）历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

4.3系统硬件配置

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。

5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]李迎涛 李逸铭 尤骥 王乔道 李韩松.关于无线测温在线监测系统研究

[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] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．

[4] 安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10

作者简介：

任运业，男，现任职于江苏安科瑞微电网研究院有限公司，主要从事电力监控行业能效管理的研发与应用。