亓振新 劉曉艷 許強 張斌 呂勝軍 朱曉陽 崔東海 徐繼凱

摘要：無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于聲表面波技術(shù)的測溫技術(shù)，在變電站監(jiān)測方面得到了很好的技術(shù)實踐應用。本文對無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)研究應用進行分析研究。

關(guān)鍵詞：設(shè)備檢測；無線測溫

在電力系統(tǒng)設(shè)備在長期的運行中，往往容易產(chǎn)生老化或過熱現(xiàn)象，這些現(xiàn)象如果沒有及時發(fā)現(xiàn)和解決，可能會造成嚴重的事故。而對于變電站設(shè)備的維護和監(jiān)控，往往由于地理位置偏遠，管理人員不能面面俱到，巡檢和維護的難度較大。因此，通過自動化來實現(xiàn)遠程監(jiān)控和預警系統(tǒng)就變得十分必要，也成了管理人員的重要手段。無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)提出了一種基于聲表面波（SAW）的全新的測溫技術(shù)。

一、無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用意義

（一）實現(xiàn)設(shè)備運行溫度實時監(jiān)測

無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)為有效消除電網(wǎng)因開關(guān)柜因過熱帶來的安全運行隱患提供了有效的技術(shù)手段，解除由此造成經(jīng)濟危害和社會損失的可能。

（二）輔助實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修

傳統(tǒng)的檢修模式，對于設(shè)備故障的維護，往往是通過定期的巡檢來發(fā)現(xiàn)和解決，特別是對于偏遠地區(qū)的維護時間和周期較長，往往不能及時解決。通過建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以對設(shè)備的狀態(tài)進行實施監(jiān)控和預警，更新了變電站的設(shè)備的維護模式，將更加有效的保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

（三）為科學調(diào)度提供參考依據(jù)

建立溫度與負荷的關(guān)聯(lián)分析模型，根據(jù)負荷情況預測溫度變化趨勢，為負荷控制提供決策依據(jù)。電力設(shè)備的狀況可能會對整個電網(wǎng)的情況造成較大影響，并且能反映出電網(wǎng)的運行情況和負荷等。因此，對電力設(shè)備狀況的研究和監(jiān)控，將有助于電力系統(tǒng)的整體運行和輔助決策。

二、善于無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)組成

在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度采集器、測溫主控終端和監(jiān)控應用系統(tǒng)組成。溫度采集器的作用是進行變電站設(shè)備刀閘、開關(guān)等接觸點的溫度采集，溫度采集器根據(jù)需要布置在多個點位上。溫度傳感器將多個開關(guān)柜的多個點采集到的溫度數(shù)據(jù)進行匯總，并將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綔y溫主控終端，在測溫主控終端上再通過監(jiān)控應用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的存儲、統(tǒng)計、分析和預警等應用。

（二）溫度傳感器

溫度傳感器是通過聲表面波原理，在設(shè)備表面接受到信號后，利用材料的物理特性將信號轉(zhuǎn)換成電信號。通過安裝在設(shè)備表面的溫度采集器進行溫度數(shù)據(jù)的采集和溫度傳感器的反射波的接收，可以獲得連續(xù)的、穩(wěn)定的實時溫度數(shù)據(jù)，為下一步的數(shù)據(jù)分析提供原始數(shù)據(jù)。

（三）溫度采集器

溫度采集器和溫度傳感器是對應的，溫度采集器負責發(fā)射射頻信號，溫度傳感器通過無線通信負責處理該信號，并上傳到主控終端。

溫度采集器的發(fā)射頻率為428-439MHz，發(fā)射信號為單頻信號，不同的頻率代表不同的信號。信號接收后，通過信號的放大、濾波等處理后，轉(zhuǎn)換成可以識別的電信號，從而獲得溫度參數(shù)。

（四）測溫主控終端

測溫主控終端是無源供電無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心設(shè)備，主控終端是對采集到的數(shù)據(jù)的后期處理，包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計、溫度告警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、參數(shù)設(shè)置及協(xié)議轉(zhuǎn)換。下行通過CAN總線或無線方式與溫度采集器連接，獲得所連接傳感器的溫度信息。根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，分析溫度信息以確定是否產(chǎn)生告警信息；上行與主站系統(tǒng)的通訊采用RS485接口，并按照一定的規(guī)約，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

（五）監(jiān)控應用系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)的應用包括系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)設(shè)定、溫度信息的獲取和數(shù)據(jù)的分析應用和系統(tǒng)預警等。這些功能往往可以作為嵌入電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)中，作為一個模塊作為應用，也可以作為一套獨立的系統(tǒng)，用于溫度的監(jiān)測和預警。這些功能都將對多臺電力設(shè)備的狀況監(jiān)測一體化，有助于設(shè)備管理人員了解分析狀況，保證設(shè)備的正常運作。

（六）系統(tǒng)功能設(shè)計

1.溫度顯示。對于設(shè)備各點的溫度實時顯示，溫度的發(fā)展趨勢和曲線，查看分析歷史記錄，該顯示可以通過電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)中實現(xiàn)，也可以通過主控終端外接的顯示屏幕顯示。

2.報警功能。報警功能是通過測溫主控終端的設(shè)定，按照現(xiàn)場管理需求，對溫度界限、絕對值等進行管理，在溫度超過設(shè)定值，進行預警，預警的方式包括主控終端蜂鳴預警、指示燈閃爍預警和短信息預警等。

3.設(shè)備參數(shù)設(shè)定。設(shè)備參數(shù)的設(shè)定包括對傳感器溫度校準、預警溫度設(shè)定、發(fā)射和接受信號的頻率設(shè)定以及系統(tǒng)時間等功能。

4.綜合分析。綜合分析功能是對設(shè)備的溫度進行故障分析、歷史趨勢分析以及數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計應用等高級應用功能，專家系統(tǒng)將為管理者提供設(shè)備故障分析結(jié)果，供參考和輔助決策。

5.遠程維護。系統(tǒng)的遠程維護功能是對系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計結(jié)果的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)的遠程運行維護，可以對設(shè)備的初始化、重啟以及系統(tǒng)升級等。

（七）通信方式

溫度采集器：通過無線方式采集開關(guān)柜內(nèi)一組傳感器的溫度數(shù)據(jù)，其安裝位置沒有特別的要求，以方便取電、走線為原則，如開關(guān)柜的儀表室。

測溫主控終端：安裝在變電站主控室或其他方便與采集器進行通信的場所，提供所有站內(nèi)溫度采集裝置與本地主站系統(tǒng)或遠程監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一的通信接口及協(xié)議轉(zhuǎn)換。

站內(nèi)各溫度采集器、測溫主控終端均配置無線通信模塊，它們通過無線通信信道進行數(shù)據(jù)交換，變電站內(nèi)無需布線。

三、結(jié)論

無線溫度傳感裝置及配套管理系統(tǒng)，溫度測量傳感器無需供電，從而減少了日常檢測維護成本。該配套管理系統(tǒng)提供溫度異常告警、實時設(shè)備溫度采集、日常溫度監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)評估等功能，避免重大因溫度導致的故障的發(fā)生。系統(tǒng)的研究和實施產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，具有一定的推廣前景。

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