摘要：介紹一種無線測溫技術(shù)在變電站電力電纜的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：無線測溫；電力電纜；傳感器
0引言
信息化電網(wǎng)建設(shè)是我國在能源領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略部署，是電力行業(yè)的發(fā)展方向。變電站電纜及接頭作為系統(tǒng)運行的重要日常監(jiān)測對象，其運行溫度是設(shè)備運行狀態(tài)的重要外在表征（根據(jù)運行溫度、相對溫升等信息可以準確判斷設(shè)備工作狀態(tài)），也可為實現(xiàn)狀態(tài)檢修提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
日前在線測溫技術(shù)實現(xiàn)方式有3種：分布式光纖測溫，沿電纜布設(shè)測溫光纜，通過光散射信號強度實現(xiàn)電纜全區(qū)域的溫度檢測；點式總線式測溫，沿電纜部位布設(shè)溫度傳感器，通過數(shù)據(jù)總線將溫度傳送到后臺監(jiān)控計算機實現(xiàn)電纜溫度監(jiān)控；點式電池供電的無線測溫，在電纜部位放置傳感器，通過ZigBee技術(shù)實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)傳輸。
第一種方式主要缺點是測溫光纜在遭到人為搬運或動物啃咬時光纖易損壞，且投資成本較大；第二種方式主要缺點是布線較多，施工麻煩；第三種方式主要特點是無線傳輸，安裝簡單，成本適中，這里采用此種方式。
1系統(tǒng)原理
無線測溫系統(tǒng)原理如圖1所示。無線溫度傳感器定時測量一次監(jiān)測點的運行溫度，環(huán)境溫度傳感器也會自動測量環(huán)境溫度，這些溫度數(shù)據(jù)通過2.4GHz無線信道傳輸?shù)交荆瑪?shù)據(jù)傳輸基站會保存、記錄這些數(shù)據(jù)。
主機會定時通過RS-485總線（或CAN）輪詢各基站，各基站將收到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C，主機將總線溫度數(shù)據(jù)進行處理并保存。
主機通過比較設(shè)備與環(huán)境的相對溫升、室內(nèi)與室外大氣的相對溫升，分析可能的過熱情況，提前發(fā)出預(yù)警信號，提醒管理人員進行處理。主機與集控站可以通過以太網(wǎng)方式進行通信，或采用自定義溫度模型按IEC 61850或104標準與集控站通信，也可以通過繼電器給公用測控屏提供多個報警信號。
2系統(tǒng)組成
2.1數(shù)據(jù)信息分析處理裝置（CX-XYDT-SCT）
數(shù)據(jù)信息分析處理單元包括一臺基于WindowsOS的控制主機，控制主機是一個具有完善軟件功能的管理平臺，它集成了各種通信協(xié)議、圖形化人機交互界面和完備穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)處理單元具有多個RS-232或RS-485標準接口（可選擇定制），對下可進行傳感器等二次設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集匯總；該設(shè)備還具有2個以太網(wǎng)口，可通過標準的IEC61850協(xié)議完成數(shù)據(jù)的上傳功能。
該裝置可以完成一個變電站全部電纜、母排接頭、重要設(shè)備的溫度管理，也可以嵌入其他管理與控制功能，實現(xiàn)在單一平臺上運行多個管理任務(wù)，有效地實現(xiàn)多信息融合和集成，降低用戶的成本。
該裝置配有標準通信接口，可聯(lián)網(wǎng)運行，通過上位機，可記錄高壓設(shè)備運行溫度的數(shù)據(jù)，為高壓設(shè)備的維修提供依據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備故障的預(yù)知點檢。
2.2無線數(shù)據(jù)接收處理器（CX-WXJZ-1 2.4GHz）
無線數(shù)據(jù)接收處理器用于收集各類傳感器的無線信號，并通過RS-485總線將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)信息分析處理裝置。它是由MCU、RS-485接口、CAN接口、2.4GHz數(shù)字RF收發(fā)器、寬輸入DC/DC直流穩(wěn)壓電源、IP68ABS外殼和高增益定向天線等組成。無線數(shù)據(jù)接收處理器線纜部分由4根線構(gòu)成，其中紅、黑線連接電源正極和負極，黃、藍線連接數(shù)據(jù)線的A線和B線。增益天線無線信號沿天線方向成45°錐體形，可向外擴展300m；全向天線無線信號成圓體形，以50m為半徑向外擴展。
2.3無線溫度傳感器單元（CX-DMC100-SC121）
該單元使用2.4GHz數(shù)字無線技術(shù)平臺，采用先進的一體化、微型化封裝技術(shù)，將無線溫度傳感器直接安裝在電纜、開關(guān)觸點、銅排連接點，實現(xiàn)溫度、溫升和相間溫差的實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)智能變電站設(shè)備運行溫度的自動管理，為智能變電站的安全運行提供數(shù)據(jù)支持。設(shè)備采用無線電波進行信號傳輸，正常情況下每30s發(fā)送一次監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)，當溫度超過預(yù)設(shè)值時則每4s發(fā)送一次監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)�？刂浦靼屣@示畫面會即時告警。
3數(shù)據(jù)信息分析處理裝置綜合管理軟件
3.1頁面管理
頁面管理窗口是用戶切換主功能頁面的重要途徑之一，如圖2所示。
圖 2 頁面管理窗口
3.2 溫度節(jié)點窗口
溫度節(jié)點窗口是提供給用戶用于選擇溫度傳感器節(jié)點的輔助窗口，如圖 3 所示。
圖 3 溫度節(jié)點窗口
3.3 無線基站與傳感器列表
無線基站（傳感器）配置列表列舉出了當前配置的全部無線基站（傳感器）信息，如圖 4 所示，在這個頁面上，可直接對各無線基站（傳感器）進行編輯。 這在集中對大規(guī)模無線基站設(shè)備的修改時，十分方便。基于同樣的原因，還提供了傳感器的配置列表。
圖 4 無線基站配置列表
3.4溫度運行狀態(tài)
在溫度運行狀態(tài)監(jiān)視頁面（見圖5），可以對當前配置的所有傳感器（對應(yīng)實際的溫度點）的溫度與運行狀態(tài)進行監(jiān)視與顯示。顯示的信息包括在線離線狀態(tài)、超溫警告、溫升、實時溫度、溫度變化率和電池電壓等。雙擊某個傳感器信息，還可以得到它的詳細信息界面。
3.5歷史巡檢報告
所有巡檢報告，都在數(shù)據(jù)庫中進行歸檔，并提供界面以對這些報告進行檢索查看，如圖6所示。時間范圍后，點擊“查詢”按鈕，就會在下面的窗口中列出所有符合時間條件的巡檢報告。
圖 6 歷史巡檢報告畫面
3.6 實時數(shù)據(jù)查看界面
圖8 溫度歷史數(shù)據(jù)界面
3.8運行狀態(tài)監(jiān)視
在全屏模式下，默認顯示的就是對全站溫度的狀態(tài)監(jiān)視畫面，如圖9所示。監(jiān)視信息主要以列表的方式呈現(xiàn)，同時以溫度柱圖為輔助。在溫度列表中顯示了所有配置傳感器的各種運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)，點擊任意一列的表頭，可以對該列進行排序，再次點擊，列表將反向排序。
圖 9 運行狀態(tài)監(jiān)視畫面
4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型
安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想，結(jié)合自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計的一款專業(yè)的無線測溫軟件。
4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通信（如圖10），系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能�？梢员O(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴重故障發(fā)生。
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。
圖10 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能
■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(guān)故障、告警等信息
■溫度查詢
溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）
■運行報表
查詢各回路設(shè)備運行溫度報表.
■實時報警
壁掛式無線測溫監(jiān)控設(shè)備具有實時報警功能，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。
■設(shè)備提供以下凡種告警方式：
a.彈岀事件報驚窗口.
b.實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.
C.短信吿警，可以向手機號碼發(fā)送吿警信息短信（需選配短信貓）.
■歷史告警査詢
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M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。
■用戶權(quán)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(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。
通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
■定值設(shè)置
用于修改高溫定值、超溫定值。
■WEB（可選）
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(shè)備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。
實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。
接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。
能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比，用電排名。
運維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。
■手機APP（可選）
設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。
4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型
安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖11）。
圖11 電氣接點在線測溫結(jié)構(gòu)圖
4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器
無線溫度傳感器共有5種，分別對應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。
4.3.2 安科瑞無線收發(fā)器
無線測溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進行匹配，同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。
4.3.3 安科瑞顯示終端
顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。
5 結(jié)語
電力電纜無線測溫裝置投運至今，各項性能指標穩(wěn)定可靠，經(jīng)檢測，測量精度±1℃，無線通信距離＞300m，溫度測量范圍－10～250℃，有效解決了變電站電力電纜及接頭運行溫度實時監(jiān)測的難題，為變電站智能化、信息化創(chuàng)造了條件。
【參考文獻】
[1] 呂鋼,伍陸玖.無線測溫技術(shù)在變電站電力電纜的應(yīng)用.
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06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）