探讨无线测温技术在智能化变电站中的应用

徐夕元

(国网安徽电力公司蚌埠电力规划设计院 安徽 蚌埠 233000)



探讨无线测温技术在智能化变电站中的应用

徐夕元

(国网安徽电力公司蚌埠电力规划设计院 安徽 蚌埠 233000)

无线测温技术是电力行业发展的必然趋势，本文详细介绍了变电站常规测温方法中的蜡片测温和红外线测温法，并对无线测温系统的工作原理和特点做了阐述。最后本文以110kV东华(城西)变10kV及35kV开关室的方案设计为例，提出了安装使用无线测温监控系统在此设计中的应用，得出该技术具有在中心监控室内就可以实时监视运行设备的温度状况，做到了远距离遥测等特点的结论。

无线测温技术；智能化变电站

一、引言

设备的状态检修是电力行业发展的必然趋势，而状态检修首先要解决的是基础运行数据的大量积累，实现24h实时在线检测系统为无人值班变电站提供大量运行检修数据基础，帮助运行人员分析，同时可及时发现故障，把故障消除在萌芽状态，提高设备的运行水平。

通过多项事故的分析发现，引起一次设备过热的直接原因是设备过载、压接头不紧。故障时设备过热，导致设备损坏，短时间内无法恢复供电，从而影响供电可靠率。目前智能化变电站一般具有变电站综合自动化系统、微机防误闭锁系统、防火防盗系统(遥视)，而对于一次设备的重要部位，如开关柜内开关触点、母排接头、电缆接头的温度自动实时监测，实现有一定的困难。

二、变电站常规测温方法

(一)蜡片测温。示温蜡片法，即在电接触表面涂一层随温度变化颜色的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，这种方法准确度低、可靠性差，不能进行定量分析，参考应用价值小。示温蜡片在使用中容易脱落，后期维护巡视工作量大，维护时需停运相关设备，隐性成本不易估计。

(二)红外线测温。任何温度高于绝对零度的物体都会以电磁波的形式向外界发出红外辐射能量，辐射能量的大小主要取决于物体的温度。红外测温是以普朗克辐射定律为依据，通过测量被测物体红外辐射能量，经黑体标定，确定被测物体温度的测量方式。红外线测温准确度高，但实时性差，在一些特定场合使用不方便，且价格高。

电气设备接点发热又是变电站安全运行的较大隐患，以往采取的示温蜡片法和红外线测温，不能实时准确、有效反映接点的运行状况。例如，有的高压室受设备的限制(如封闭柜)不能及时、准确监视设备接点的状况，尤其是开关接点、母线连接点分布在不同的地方，而且都是高压部件，在长期运行中，断路器的触点和母线的连接处等部位接触电阻大而发热，发热部位无法检测，最终导致事故发生。单独靠人工巡检，无法消除发热事故隐患，成为高压设备安全稳定运行的监测盲区。

三、无线测温系统

针对上述情况，为保证变电设备状态的安全运行，提高设备的健康水平，本次设计拟在110kV东华(城西)变10kV及35kV开关室安装使用无线测温监控系统。系统经由电脑监控建立资料库及查询历史资料和数据，并在电脑屏幕上显示，可以在任意时间向有关部门提供变电站一次设备温度情况，同时运行工区可以利用测得的数据制订科学合理的设备检修计划，进一步提高了供用电管理的应变能力。

(一)工作原理。通过无线温度传感器的单片微处理器控制将被测设备温度由温度传感器转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至无线温度显示仪，通过微处理器将采集到的温度信息，通过存储芯片送LCD显示器显示，通过光纤模块上传到上位机，上位管理单元可接入电力自动化系统或直接通过GPRS模块将数据远传至局中心。

(二)无线测温系统特点

1.实时性：全年365×24小时不间断在线监测，时刻保证高压设备处于受监控状态，安全不受人为因素影响，将人员疏忽导致的事故几率降至最低。

2.安全性：不受强电场和强磁场的干扰。系统经过580kV工频耐压试验，绝缘耐压性能满足500kV及以下电压等级的变电站的绝缘等级。系统的安装模式经过专家研究，制定了三种防污闪安装模式，充分保障系统的安装不会降低被测设备的绝缘耐压等级和安全性。

3.兼容性：监测仪自带以太网口，可与电力系统综合自动化系统、远程图像监控系统、消防系统等融为功能更加强大的综合系统，可与局域网、广域网、internet网及MIS系统方便连接，实现数据共享，简捷管理。

4.准确性：数字式测量技术保证了测温精度和测温的重复性，测温精度达到±1℃，温度分辨率达到0.1℃，同时还具有响应速度快的特点，响应时间小于30秒。可以满足电力系统安全的需要。

5.灵活性：用户可根据自己的需求，灵活、方便地设置各种参数、控制量，可得到满意的、丰富的用户界面。

6.稳定性：温度传感器本身为无源器件，仅对温度敏感，不受振动、冲击、位移、潮湿等因素的影响，系统稳定可靠。

7.长寿命：系统采用的元部件都是原用于通讯系统中的，通讯系统中除电池所有器件寿命不低于10年，保守估计系统保证可靠运行8年。

8.扩展性：由于传感器与显示仪安装方便，可以根据客户和工程的需要，灵活的增设测温点。

四、无线测温系统方案设计

在本次设计中主要需解决以下问题：对主要设备关键部位(不受环境限制)温度的实时采集，一次采集的温度模拟信号与数字信号的转换，温度信号的传输方式及监控后台的界面设计。

(一)温度采集。温度采集的主要器件为温度传感器，选择应用主要考虑互感器的测温范围、精度及其与单片机的通信连接。根据运行经验，运行设备主连接部位温度超过60℃。因此选用DS系列集成数字式温度传感器，测温范围-55～125℃，自带功率放大器可将信号放大，输出线性特性好、精度高，与单片机通信配合简单，成本较低，满足电力系统应用要求。

(二)测温数据传输。可采取(GPRS/CDMA)无线网络和串行通信方式两种模式。(GPRS/CDMA)无线网络方式可利用移动通信已成熟的技术方案，利用短消息服务来传输温度数据，信号覆盖广，但成本较高，实时性能较差。串行通信方式是基于变电站现有的网络资源开发的一种新模式，数据传输通过无线调频模块、中继器、无线汇聚终端、变电站微机(已有的工作机)实现。

(三)监控端数据处理及监控界面设计。通过配套软件的开发应用，无线测温系统监控端可对采集的数据进行分组编辑定义，实现不同的预警功能；而且还可以应用软件建立历史温度数据库，为电力系统状态检修设备提供决策信息，提高决策的正确性。监控界面设计时，以站内主接线图为依托，测温数据显示在一次系统图相应位置，简单明了，便于监测，软件还可自生成Excel表格，实时显示测温数据。

五、结论

本次设计将在110kV东华(城西)变的10kV及35kV开关柜内应用无线测温技术。在开关柜内的开关触点、电缆接头、母线接头附近安放无线温度传感器，在开关室里的隔离柜上安装无线测温监控仪，接收显示温度传感器测得的温度信号并通过光纤传入站内的综自系统。实现对本站高压开关柜内母线、高压开关触点、母排接头等部位的温度进行实时在线检测，经过与电力自动化系统连接，在中心监控室内就可以实时监视运行设备的温度状况，真正做到了远距离遥测。

[1]耿宇涛,李刚,信明贵.无线测温技术在变电站中的应用[J].硅谷,2011,(04):24

[2]吕钢,伍陆玖.无线测温技术在变电站电力电缆的应用[J].自动化应用,2014,(05):103-105.

[3]张秋来.WSN与AGENT在变电站无线测温系统控制中的研究[D].天津大学,2009.

徐夕元(1963-)，男，安徽蚌埠人，国网安徽电力公司蚌埠电力规划设计院工程师。