摘要：研究設計基于感應取電方式的電力無線測溫系統(tǒng)，測溫終端檢測到設備溫度后，通過采集器匯總處理并利用Zigbee組網傳輸數據，監(jiān)控通過后臺軟件可以監(jiān)視整個高壓輸配電線路的溫度情況，進而作出正確的決策。
關鍵詞：Zigbee；溫度傳感器；遠程測溫
0.引言
電力設備安全可靠性是規(guī)模輸配電和電網安全運行的重要保障，隨著經濟的快速增長，*的供電負荷日益增加，同時也給電網電氣設備帶來了一系列的安全問題。電網設備中的觸頭和接頭是電網安全的重要隱患，如高壓開關設備因高壓斷路器動、靜觸頭接觸不良，加上長期大電流、觸頭老化等因素易導致接觸電阻變大，造成觸頭溫升過高，然后發(fā)生高壓柜燒毀事故。電纜接頭隨著運行時間的延長會出現(xiàn)壓接頭松動、絕緣老化以及局部放電、高壓泄漏等問題，從而引起發(fā)熱和溫升，這將使其運行狀況進一步惡化，促使溫度進一步提升，這一惡性循環(huán)的結果就是引發(fā)短路放炮，甚至火災。因此，電力設備安全運行實時監(jiān)控的實施迫在眉睫。相比常見的示溫蠟片法、紅外測溫儀、光纖測溫系統(tǒng)等，電力無線測溫系統(tǒng)實時性強、性價比高、安全可靠，利用該方式測量高壓環(huán)境溫度已成為一種趨勢。
1.系統(tǒng)實現(xiàn)方式
無線測溫終端采用自取電的方式進行供電，采用全數字方式工作，該終端附著在高壓電器上，等電位監(jiān)測設備運行狀態(tài)。無線測溫終端把溫度信號通過頻段為433MHz的無線方式傳送給采集器，采集器可以接收多個測溫終端的數據，同時把接收到的數據發(fā)送給內置的Zigbee模塊，然后進行組網傳輸，每個采集器就是一個Zigbee節(jié)點設備，相鄰的節(jié)點通過集中器組成一個Zigbee網絡，實現(xiàn)與各個節(jié)點設備的數據通信以及收集匯總，然后通過GPRS上傳給監(jiān)控。為保證Zigbee網絡的可靠穩(wěn)定和實時性，可以在輸電線路中組成若干個網絡。監(jiān)控可以實時監(jiān)控每個發(fā)熱點溫度的變化，工作人員足不出戶就能掌握整個高壓系統(tǒng)的發(fā)熱狀況，進而作出正確的決策。
2.系統(tǒng)組成
無線測溫系統(tǒng)旨在解決常規(guī)測溫手段實時性差、受安裝環(huán)境限制大、無法實現(xiàn)對封閉設備測溫的難題，滿足戶外輸配電線路及無人值守變電站對主要設備溫度實時監(jiān)控的需求。在實際設計中主要需解決以下問題：對主要設備關鍵部位溫度的實時采集，溫度信號的傳輸方式及監(jiān)控后臺軟件的設計。系統(tǒng)相應的設備包括：
（1）無線測溫終端。無線測溫終端采用電流互感取電的方式供電，包括溫度傳感器和測溫主機。溫度傳感器附著在發(fā)熱點上，并和測溫主機通過導線相連接。溫度采樣后，測溫主機把溫度數據通過頻段為433MHz的無線方式傳送給采集器。
（2）采集器。采集器可以同時接收多個測溫終端的數據，進行匯總處理，然后把接收到的數據發(fā)送給內置的Zigbee模塊，進行組網傳輸，每個采集器就是一個Zigbee網絡的節(jié)點設備，相鄰的節(jié)點可以組成一個Zigbee網絡，實現(xiàn)與各個節(jié)點設備的數據通信，解決了頻段為433MHz的無線方式傳輸數據距離有限的問題，擴大了溫度監(jiān)控的范圍。
（3）集中器。由集中器組建成Zigbee網絡，對網絡中各個節(jié)點設備的數據進行匯總，然后通過GPRS把數據上傳給監(jiān)控。若輸電線路距離很遠，可以由若干個集中器把相鄰的節(jié)點設備各自組成一個Zigbee網絡，提高系統(tǒng)溫度采樣的實時性。
（4）監(jiān)控后臺軟件。通過配套軟件的開發(fā)應用，無線測溫系統(tǒng)監(jiān)控端可對采集的數據進行分組編輯定義，實現(xiàn)不同的預警功能；還可以應用軟件建立歷史溫度數據庫，為電力系統(tǒng)設備的狀態(tài)檢修提供決策信息，提高決策的正確性。
3.關鍵技術的實現(xiàn)
無線測溫終端的供電方式為感應取電，即將高壓輸電線路周圍感應的電磁能量轉化為電能。該終端的取電性能，無工作盲點。只要有3A以上一次電流就可以讓測溫主機正常工作。取電感應線圈采用特殊的軟磁合金材料，產熱很小，在5000A的大電流下對檢測點沒有任何影響，不同于傳統(tǒng)硅鋼片，取電能量很高，產熱很嚴重，會升高檢測點的溫度。對于感應取電方式的監(jiān)測模塊往往存在模塊本身在大電流情況下產熱嚴重的問題，喉箍式雙模測溫終端通過對材料和結構的改進，*避免了該現(xiàn)象。通過以上措施，保證無線測溫終端穩(wěn)定可靠，抗干擾性強。
無線測溫終端通過433MHz的無線信號把溫度信息傳給采集器，采集器可以同時接收多個無線測溫終端的溫度信息，但由于是無線信號，無法把溫度信息直接傳輸給監(jiān)控，若每個采集器都加裝一個GPRS模塊，成本會比較高，同時也增加了系統(tǒng)的復雜程度。因此，為簡化系統(tǒng)，同時保證數據可靠實時傳輸，采用了Zigbee的物聯(lián)網技術。Zigbee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術，主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數據傳輸而建立，具有結構簡單、使用方便、工作可靠、價格低的特點。它是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的無線數傳網絡平臺，每個Zigbee網絡數傳模塊之間都可以相互通信。正是由于這些特點，在采集器中內置了Zigbee模塊，使之成為一個Zigbee節(jié)點設備，集中器把相鄰的采集器組成網絡，進行溫度數據傳輸及匯總，然后通過GPRS上傳給監(jiān)控。這樣一來，可以大大減少GPRS模塊的裝配數量，地降低了成本。在長距離的輸配電線路中，為保證數據傳輸的實時性、可靠性，可以組建若干個Zigbee網絡。這樣就保證了在戶外環(huán)境惡劣的條件下，無線測溫終端的溫度數據也得到便捷的傳輸，增加了系統(tǒng)的靈活性、可靠性。
4.系統(tǒng)特點
（1）測溫終端采用分體設計。溫度傳感器與測溫主機采用分體設計，溫度傳感器與測溫主機之間通過帶屏蔽、抗高溫老化線連接，傳感器位于高溫區(qū)，而測溫主機遠離高溫區(qū)。另外，測溫主機與所連接母排或導線間有一定的縫隙，地阻隔了熱傳導，保障測溫主機工作在正常溫度，提高了設備運行的可靠性。
（2）組網靈活，范圍廣。通過Zigbee技術，把相鄰的各個節(jié)點設備組成小網絡；通過GPRS移動通信網將各個小網絡的節(jié)點數據上傳到監(jiān)控，可以組成大范圍的遠方溫度監(jiān)測網絡。
（3）可靠性高。系統(tǒng)處于高電壓環(huán)境中，具備高度的可靠性和安全性，保障了監(jiān)控人員及監(jiān)測系統(tǒng)、電力設備的安全。
（4）結構合理。由于電力系統(tǒng)中設備運行環(huán)境復雜，合理的結構設計保障了設備安裝適用不同的環(huán)境。選用器件集成度高，功耗低，可靠性高。多層屏蔽技術抗干擾能力強，軟件輔助糾錯保證了數據采集準確、傳輸可靠。
5.安科瑞測溫產品介紹
a.電池供電型無線溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。
目前無線溫度傳感器有三款：
b.CT感應取電無線溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸的傳感器。
目前無線溫度傳感器有兩款：
安科瑞無線測溫就地顯示配置：
ASD300/320智能操控裝置可連接12路無線溫度傳感器，ARTM-Pn無線測溫裝置可以連接18路無線溫度傳感器，無源（CT取電）方式為ATE300（捆綁式安裝），有源（電池供電）方式為ATE100（螺栓式安裝，主要用于電纜/銅排等螺絲固定的搭接點）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點也常選用）。
圖1無線測溫帶操顯功能（就地顯示）
Acrel-2000T/B無線測溫壁掛式監(jiān)控設備，內存4G,硬盤128G,以太網口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺/App服務器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD,安裝ACREL-2000/T軟件。就地實時顯示溫度分布以及報警等詳細參數。
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圖2無線測溫采集設備配置方案
6、結語
無線遠程測溫系統(tǒng)可以實時監(jiān)測輸配電線路各個發(fā)熱點的溫度情況，減少了設備次數，降低了運營成本。另外，通過長時間的運行數據收集整理，輸配電線路各主要設備均建立了自己的溫度數據庫，為實現(xiàn)設備狀態(tài)檢修提供了決策信息，有利于共同營造安全生產的良好氛圍，實現(xiàn)安全生產的目標。
【參考文獻】
