宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文利用觸摸屏、表帶式無線測溫傳感器、無線測溫收發(fā)器，結合Zigbee射頻技術、MODBUS通信技術、計算機網(wǎng)絡技術設計了煤礦井下高防開關的無線測溫系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測高防開關內各相動靜觸頭的溫度。
關鍵詞：高防開關 無線測溫 MODBUS
1引言
隨著科技的發(fā)展，無線測溫技術在電力系統(tǒng)中的應用迅猛發(fā)展，已成為各種高壓設備安全運行的重要保障。然而，在煤礦領域，由于行業(yè)的特殊性，井下所有高壓開關均為隔爆型，受安裝空間、干擾、行業(yè)規(guī)范等方面的影響，傳統(tǒng)的無線測溫技術無法直接應用于煤礦高壓開關柜測溫。為此，本文設計了煤礦隔爆型高壓開關無線測溫系統(tǒng)，順應了煤礦智能化發(fā)展的方向，解決了煤礦高壓測溫安全性的難題，實現(xiàn)了溫度的實時在線監(jiān)測。從而有效防止火災事故的發(fā)生，保證高壓設備的安全運行，并為運行人員和管理決策層提供直接可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
2系統(tǒng)設計
2.1系統(tǒng)需求
無線測溫系統(tǒng)應能連續(xù)監(jiān)測高壓設備的運行溫度，可確定設備的過熱程度，當發(fā)生超溫時，系統(tǒng)能夠發(fā)出報警指示。
對于高防開關測溫，一般每個高防開關配一個無線測溫收發(fā)器，一套監(jiān)測裝置可帶3至12個無線測溫傳感器。
所有的無線測溫收發(fā)器可通過標準RS485總線將數(shù)據(jù)傳至礦用本安型顯示控制器，實現(xiàn)就地監(jiān)視與報警，并可通過本安顯示控制器接入工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)到地面的上傳。
2.2系統(tǒng)結構
系統(tǒng)整體結構如圖1所示，無線測溫傳感器固定在高防開關三相動觸頭上，內置紐扣電池，無線測溫收發(fā)器固定在高防開關前面板，兩者之間采用Zigbee方式進行無線通信。多個高防開關內的無線測溫收發(fā)器組成RS-485串行總線接入一臺礦用本安型顯示控制器，顯示控制器的使用觸摸屏。
3軟件設計
3.1無線測溫收發(fā)器通信協(xié)議
本文采用的是安科瑞ATC200無線測溫收發(fā)器，支持標準MODBUS-RTU通信協(xié)議，讀取溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送數(shù)據(jù)格式如
表1所示，返回響應數(shù)據(jù)格式如表2所示，通信地址表如表3 所示。
表1發(fā)送數(shù)據(jù)格式
表2響應數(shù)據(jù)格式
表3通信地址表
3.2觸摸屏的MODBUS通信
打開MCGS嵌入版軟件后，新建工程選擇好對應觸摸屏型號，在設備窗口進行設備組態(tài)，首先添加通用串口父設備，雙擊并進入圖2所示的設置，其次添加莫迪康ModbusRTU,如找不到可在設備管理中的通用設備—ModBusRTU中添加，雙擊并進入圖3所示界面，增加設備通道，根據(jù)表3，要讀取溫度值，其起始地址為04H，根據(jù)MODBUS通信規(guī)約，在主站發(fā)送數(shù)據(jù)時要加1，因此讀取地址從05開始，如圖4所示。此外根據(jù)表3，溫度的通信值為16位整數(shù)，為實際溫度值的十倍，因此要顯示正確溫度的話，需要進行處理。本文是利用窗口屬性里的循環(huán)腳本功能實現(xiàn)的。
圖2通用串口父設備設置
圖3 ModbusRTU設置
觸摸屏界面如圖4所示。
圖4觸摸屏界面
4安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測溫產(chǎn)品介紹
4.1概述
開關柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于470MHz無線測溫技術開發(fā)的針對開關柜進行測溫的系統(tǒng)，可對開關柜分別為母線排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進行實時監(jiān)測，方便運維人員及遠程監(jiān)控中心掌握現(xiàn)場設備運行情況。
4.2應用場所
變電所，配電室，箱變等
配電室箱變數(shù)據(jù)中心機房
4.3系統(tǒng)架構
開關柜無線測溫系統(tǒng)由無線溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監(jiān)測預警工作站三部分組成，
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實時監(jiān)測
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)及有關故障、告警等信息。
4.4.2溫度查詢
溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
4.4.3運行報表
查詢各回路設備運行溫度報表。
4.4.4實時報警
壁掛式無線測溫監(jiān)控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出警告。設備提供以下幾種告警方式：
1）彈出事件報警窗口。
2）實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警。
3）短信警告�？梢韵蚴謾C號碼發(fā)送告警信息短信（需選配短信貓）。
4.4.5歷史告警查詢
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠對所有告警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.4.6用戶權限管理
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）�？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
4.4.7定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
WEB，手機APP（可選）：
通過網(wǎng)址和手機APP展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。
4.5.產(chǎn)品選型
4.5.1無線測溫傳感器選型
4.5.2收發(fā)器選型
4.6典型配置方案
4.6.1高低壓柜內電氣接點無線測溫（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ARTM-Pn通過RS485接口連接ATC實現(xiàn)開關柜溫度集中顯示，可接收60只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
4.6.2高壓柜內電氣接點無線測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ASD320通過RS485接口連接ATC實現(xiàn)開關柜溫度集中顯示，可接收12只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫
4.6.3高低壓柜內電氣接點無線測溫（集中就地顯示/就地無顯示）
a）配置方案
說明：觸摸屏通過RS485接口連接ATC實現(xiàn)開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現(xiàn)場不需要就地顯示，可以直接通過ATC的RS485接口，把數(shù)據(jù)傳送到值班室的遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
b）安裝實例
ATP070ATCATE200接點測溫ATE200電容器表面測溫
4.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現(xiàn)場）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說明：Acrel-2000/A通過RS485接口連接ATC實現(xiàn)開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說明：Acrel-2000T/B不僅可以通過RS485連接多種ATC收發(fā)器接收所有型號傳感器實現(xiàn)集中顯示，還可以通訊連接配電室內無線測溫相關就地顯示裝置實現(xiàn)集中顯示，同時還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監(jiān)控設備進行監(jiān)測。
4.6.5低壓電氣接點有線測溫、變壓器繞組測溫
a）配置方案
說明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線連接，Pt100傳感器客戶自配，測量低壓電氣接點時Pt100傳感器需做好絕緣處理。
b）安裝實例
5結束語
本文介紹了基于MODBUS和MCGS組態(tài)軟件的煤礦井下高防開關無線測溫系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測高防開關內動靜觸點的溫度，同時具備故障報警功能。本系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性高、功能齊全等特點，其應用能夠大大提高高防開關運行的安全可靠性，具有良好的推廣性。
參考文獻
[1]余洋，徐鵬鵬，龐志國.煤礦井下高防開關無線測溫系統(tǒng).
[2]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.02月版.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06月版.
作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為絕緣監(jiān)測及剩余電流監(jiān)測， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）