110kV变电站无线测温系统的应用

第３１卷第２期２　０　１　３年２月水　电　能　源　科　学Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３１Ｎｏ．１３Ｆｅｂ．２　０　１　３文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０２－０２０７－０５变电站无线温度监测系统设计与实现朱　文１，袁　成２，张　甦２，孟　晓１，胡　炎１，邰能灵１（１．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海２００２４０；２．上海市电力公司超高压输变电公司，上海２０００６３）摘要：为实现对变电站设备关键部位的温度全天候实时自动采集和告警，采用无线通信技术，设计了一套变电站无线温度监测系统。

数据采集模块利用基于ＺｉｇＢｅｅ无线通信协议和Ｍｏｄｂｕｓ总线通信协议的通信网络将传感器采集到的数据传入工控机中，数据存储与告警模块负责对不同类型的数据分析归类并对其进行合理的建模，数据应用模块通过客户端将温度与告警信息展示。

该系统已在变电站现场成功运行，验证了系统设计的合理有效性。

关键词：变电站；温度监测系统；无线通信；数据建模；ＺｉｇＢｅｅ协议；温度告警中图分类号： 文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０７－０９，修回日期：２０１２－０７－３１作者简介：朱文（１９８８－），男，硕士研究生，研究方向为电力系统保护与控制，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｗｅｎ１２３＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：邰能灵（１９７２－），男，教授、博导，研究方向为电力系统继电保护及智能电网输配电技术，Ｅ－ｍａｉｌ：ｕｌｔａｉ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 为保证电力系统的安全稳定运行，降低由于设备温度过高造成的生产和经营损失，对变电站关键和易于发热的设备温度进行实时监测十分必要。

传统方法有远红外测温法［１］、温蜡片法［２］等，其中远红外测温法效果最好，但成本高，需人工进行检测，而温蜡片法测温也需人工定期巡视蜡片的颜色以判断温度，这两种方法显然无法满足自动测温的需求。

近年来，随着微机技术和网络技术的发展，变电站温度监测技术也在不断发展，但大多着力于某一模块的改进，缺乏对其系统性和后续扩展性等考虑［３，４］。

前言随着社会经济的不断发展，对电力的需求也不断增大，电力系统的安全也愈加重要。

开关设备是电力系统的关键设备，特别110kV、220kV变电站出口的12kV开关柜的运行状态直接影响到配电网的供电可靠性； 电力设备工作时，各部件正常发热不应超过其最高允许温度，才能保证安全运行。

温度是衡量电气设备运行状态的重要参数之一。

电力设备导电连接处、插接处的电接触状态不良是引起该处温度过高的重要原因，即使在正常工作电流下也可能超过最高允许温度，因此必须监测电力设备的工作温度。

对于目前常用的开关柜，其与断路器间采用插头联接，当开关柜因为材料质量不好、制造工艺不良、安装不佳或设备因长时间运行而导致的老化、表面氧化等等原因时，可能导致触头接触不良，使接触电阻增大，又由于开关柜都运行在大电流的工作环境下，致使开关柜运行时此触头温升过高。

这种温升会进一步导致膨胀、收缩、氧化、电阻增大，然后再度升温，恶性循环，直至酿成事故。

在大电流负荷的柜子里面，这种温升更容易出现。

　这种电网中各种高压电气设备内、设备之间的联接点发热是电力输送最薄弱环节，因此很有必要实时监测这些联接点的温升，并在有温度异常时提前预警，以便人员及时检修，提高电力系统运行的安全性和可靠性。

而开关柜内有裸露高压，空间封闭狭小，无法进行人工巡查测温，传统的测温方式都无法有效地解决这个问题。

　ＷＬＴＰ２００、ＷＬＴＰ３００无线测温系统是将温度传感器安装到开关柜内的带电接头触点上，以无线方式将该点温度数据上传，集中显示，并实现超温报警。

还可与电力自动化系统连接，用户在远端监视设备温度运行状态，系统发现设备温度异常，自动远程报警，以便及时消除事故隐患。

　此系统的实时温度采集、无线的数据通信传输方式、实现自动报警功能，能够达到安全可靠温度在线监测的要求，满足国家智能化电网建设的需要。

一、　WLTP300系统简介本无线测温系统由无线测温模块（可简称为模块，分多种型号）和无线测温主机（或称无线测温监控终端，可简称为主机）两部分组成。

浅谈电力系统中的热故障无线监测技术摘要:生产环境等特殊因素常使钢铁企业的电力系统出现因温度过高而导致的热故障,轻则缩短企业设备的使用寿命,重则引发生产安全事故,造成企业重大的财产损失、甚至危及工作人员的安全,必须引起相关管理人员充分的重视。

本文重点介绍了无线监测技术在钢铁企业电力系统中的工作原理与应用要点,以期通过先进的监控技术,实现电力系统的在线温度测控,避免热故障给企业带来的不利影响。

关键词:热故障无线监测电力系统1 我国电力系统中的热故障无线监测技术概述1.1 电力系统中的热故障及其处理对策生产环境等特殊因素常使钢铁企业的电力系统在金属粉尘、腐蚀气体中连续运行,且负荷波动大、道闸操作频繁,极易出现高压电缆接头、母线接点以及开关触点等部位温度过高而导致的热故障。

由于电力系统在运行中属于开关狭小的高压封闭结构,设备发热点的检测与控制都存在着很大的困难。

而一旦电力系统发生热故障,轻则造成绝缘元件受损、设备功能退化等问题,缩短企业设备的使用寿命,重则引发生产安全事故,造成企业重大的财产损失、甚至危及工作人员的安全。

因此,必须引起相关管理人员充分的重视,以先进的监控技术,实现电力系统的在线温度测控,降低电力系统热故障可能给企业带来的潜在风险。

目前我国电力设备热故障的监测主要通过点式测温仪或热像仪等设备、红外检测、光纤有线检测及无线监测四种方式进行。

利用热像仪等设备需要巡检人员在规定时间内、对规定可变温度点进行瞬时仪器测量,此方式不但不能同时实现电力系统各点的实时检测和及时预警,也可能因为人为因素造成误差或漏检(如巡检过程中因巡检人员对时间间隔、测量角度、测量部位的把握出现偏差所导致的温度测量误差等),对巡检人员的专业水平及职业责任感都有较高的要求。

红外线温度检测通过接受一次设备上的红外信号推断系统在线温度,设备成本高,且常受到阳光或外界热源等其他热源的干扰而出现误差。

光纤检测是通过光纤对温度信号进行有线监测,该方法需要将感温元件与光纤一起贴合安装在受测物体表面,因此对使用环境的要求较高,钢铁生产等粉尘、废气环境易使其绝缘度降低,继而降低其准确监测温度的能力。

红外线测温的测温原理以及在电力系统中的应用摘要：随着时代发展，电力系统的结构越来越趋于综合化。

新型的高科技在电力系统中的运用越来越广泛，如红外线测温仪在电力系统中的作用越来越大，因此更加被关注与开发。

本文主要阐述了红外线测温仪的测温原理以及在电力系统中的应用。

关键词：红外线；测温；原理；应用；0前言由于红外线的温度敏感性而被广泛应用于温测方面，红外线测温仪测量温度的精确度很高。

电力系统的发热是电气设备出现故障的一个重要原因，因此红外线测温仪被应用于电气设备的温度检测方面，以防止电气设备烧坏或过热而停止工作。

红外线温测仪在电力系统检测方面迅速发展，尤其在近几年，红外线温测仪被不断的创新与改进，使得它的性能与精确度有了很大的提高，因此，在电力系统中的应用也更加广泛。

1、红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

2、红外测温仪特点红外测温仪能接收多种物体自身发射出的不可见红外辐射能量。

红外辐射是电磁频谱的一部分,红外位于可见光和无线电波之间。

当仪器测温时,被测物体发射出的红外辐射能量,通过测温仪的光学系统在探测器上转为电信号,并通过红外测温仪的显示部分显示出被测物体的表面温度。

红外测温仪特点：非接触式测量,测温范围广,响应速度快,灵敏度高。

但由于受被测对象的发射率影响,几乎不可能测到被测对象的真实温度,测量的是表面温度。

3、红外测温仪的系统组成红外测温采用逐点分析的方式，即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上，并通过已知物体的发射率，将辐射功率转化为温度。

由于被检测的对象、测量范围和使用场合不同，红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同，但基本结构大体相似，主要包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

变电站设备温度预警系统设计探讨摘要变电站设备在长期运行过程中极容易发热，甚至因此造成火灾和安全事故，构建变电站设备温度预警系统极为重要。

本文针对变电站设备温度预警监测的需求，就变电站设备温度预警系统的设计进行了探讨，建立了一个基本的变电站设备温度预警系统体系。

关键词变电站设备；温度预警；数据采集；预警系统中图分类号tm6 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）84-0028-020 引言变电站设备在运行过程中，如开关柜、电缆接头、刀闸开关等，由于绝缘老化或接触电阻过大等原因极容易发热，轻则造成设备损坏引起发变电运行故障，重则导致火灾造成巨大的经济损失和社会影响。

因此，及时把握变电站设备的温度情况十分重要。

传统的温度监测多采用人工红外温度探测枪逐点测温的方法，这种方法容易出现漏测误报现象，并且变电站设备高电压、强辐射还会给工作人员健康带来影响。

下面，本文针对变电站设备温度预警监测的需求，展开对变电站温度预警系统设计的探讨。

1 系统总体方案设计1.1 系统总体架构本系统主要应用于变电站各类开关柜、母线接头、电缆接头、刀闸开关、变压器绕组、油温等重要设备的温度预警之中。

总体架构可分为三个部分，分别是数据采集体系、数据传输体系、数据管理体系。

数据采集体系利用部署于监测对象上的数据采集节点和中心节点组成，负责各设备温度的采集工作；数据传输体系承担各中心节点与预警计算机之间的通信工作；数据管理体系由预警计算机来实现各节点的参数设置、数据处理以及温度预警等功能。

1.2 系统功能设计本系统要实现的功能，包括底层数据的采集、中心节点数据的汇聚、上位机节点参数设置与预警功能实现、新数据采集节点录入等。

底层数据的采集由热电偶来实现，通过安装于设备易发热部位的热电偶来获取温度，并进行分析和处理，将所采集到的信息发送至中心节点。

中心节点收集各节点所采集的温度数据后，做好同主控室上位机的通信准备工作，同时根据每个周期内温度数据变化大小来判断数据节点时隙优先级，将优先温度信息发送给主控室上位机。

第一章 概述变电场、变电站的高压开关柜、母线接头、室内外刀闸开关等重要设备在长期的运行过程中会出现表面氧化腐蚀，紧固螺丝松动、触点和母线排连接处老化等问题，导致接触电阻增大，而随着电力系统的发展，负荷也越来越大，这些都易引起温升过高，如得不到及时解决将使绝缘部件性能降低，甚至导致击穿，造成恶性事故，从而造成重大经济损失。

近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事件，造成火灾和大面积停电事故，解决开关过热是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测管理是保证高压设备安全运行的重要手段。

长沙星联电力自动化技术有限公司生产的WTM-800温度在线监测系统采用Zigbee 技术，通过无线的方式将现场温度传送到WTM-800温度在线监测装置，然后采用RS485或者网络和PC机（后台管理系统）交换数据，从而组成WTM-800温度在线监测系统。

该系统可对电力系统的高压、超高压母线，高压开关触点（以及人员无法接近的其它危险、恶劣环境）的温度进行实时在线监测。

经过与电力系统自动化连接，在中心监控室内就可以实时监视运行设备的温度状况，真正做到了温度信息的远距离遥测。

无线测温发射器与被测试点直接接触，测得的温度及时准确，当被测点温度超过预先设定的阀值时，就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。

该系统可以应用于电力、化工、冶炼、石油等行业。

与其它测温方式比较，本系统具有如下优势：a) 普通测温：常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。

而本系统采用无线传输，具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度。

b) 红外测温：目前传统的测温方式为人工手持红外测温设备定期巡检，这样的操作方式存在以下缺点：Ⅰ) 测点多、劳动强度大；Ⅱ) 某些地区或设备不适合人工检测；Ⅲ) 不能及时发现温升情况；Ⅳ) 开关柜内无法进行测量；Ⅴ) 测温不准确，人为、环境干扰因素大；Ⅵ) 无法积累历史数据，分析温升变化（尤其是对设备老化问题的分析）；Ⅶ) 无法向综合自动化系统提供温度信息；Ⅷ) 无法实现电站无人值班。

2012年11月内蒙古科技与经济N ov ember2012　第22期总第272期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.22T o tal N o.272远程红外温度图像监控系统在变电站中的应用刘艳萍(内蒙古包头供电局设计处,内蒙古包头　014000) 摘　要:通过对被测目标的红外温度测量,能够对目标的工作状态、有无故障隐患等进行监控。

红外测温具有快捷、方便、灵敏度高、非接触性远距离测量、无需使被测设备停运或解体等优点,因此,红外测温技术在电力系统中有着广泛的应用,能为故障诊断、设备检修等提供理论依据,使缺陷处理更具针对性,为开展设备状态维修创造条件,有效地预防一些事故的发生,从而提高设备运行的可靠性。

关键词:红外测温;图像监控;变电站 中图分类号:T N219 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2012)22—0122—031　系统概述1.1　应用背景高压输电线、变配电设备等在电力系统中有着极其重要的地位,一旦出现故障,会造成巨大财产损失及不良社会影响等严重后果。

但过流、过载、老化、接触不良、漏电、设备内部缺陷或其他内部异常导致的发热等故障现象并不能通过简单的人工观察就能发现。

实践表明,通过对被测目标的红外温度测量,能够对目标的工作状态、有无故障隐患等进行监控。

红外测温具有快捷、方便、灵敏度高、非接触性远距离测量、无需使被测设备停运或解体等优点,因此,红外测温技术在电力系统中有着广泛的应用,能为故障诊断、设备检修等提供理论依据,使缺陷处理更具针对性,为开展设备状态维修创造条件,有效地预防一些事故的发生,从而提高设备运行的可靠性。

1.2　红外测温原理自然界一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体,由于分子的热运动,都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波,其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。

DT-WMT型无线测温装置产品手册目录一、概述 (2)二、无线测温装置构造 (2)1. 无线测温显示仪 (2)〔1〕功能与特点 (2)〔2〕性能指标 (2)〔3〕按键功能 (3)〔4〕操作说明 (3)〔5〕产品尺寸及安装 (9)〔6〕产品端子功能对照接线图 (11)〔7〕通讯 (12)2. 无线测温传感器 (13)〔1〕工作原理 (13)〔2〕性能指标 (13)〔3〕传感器封装型式及外型 (14)〔4〕传感器的安装 (14)〔5〕传感器的寿命 (15)三、运输与贮存 (15)四、保修及维护 (15)五、订货须知 (16)一、概述电力系统正向着大电网高可靠性、高自动化程度的方向迅猛开展。

对电网运行自动化、智能化的监控程度已成为国内外高度重视的关键问题。

随着社会用电量的日益增加，高压开关、GIS〔气体绝缘变电站〕等高压电器和载流母线等电力设备在负载电流过大时会出现温升过高，最后能使相邻的带电部件性能劣化，甚至击穿，根据电力平安监视部门提供数据分析，全国电力单位每年因为高压开关、母线温度过高引发的重大事故上千起，给消费和经营造成宏大经济损失。

因此，电力系统不惜人力、财力，采取多种措施监测高压联接点的温升。

目前国内专门用于高压母线、高压开关及电接触发热测量的仪器还很少。

温度监测的方法，一种是在高压电接触外表涂一层颜色随温度变化的发光材料，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，不能进展定量测量；一种方法是利用辐射特性的红外热像仪，准确度较高，但由于需要光学器件，在高压开关柜等特定场合使用不太方便，而且价格较高，推广应用有一定困难。

另外一种是采用光导纤维传输温度信号，光导纤维具有优异的绝缘性能，可以隔分开关柜内的高压，因此光纤温度传感器可以直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度，实现开关柜触点运行温度的在线监测。

然而，用于隔离高压的光纤外表可能受到污染，将导致光纤沿面放电。

温度远程监视在无人值守变电站室的应用摘要：随着我国经济和社会的快速发展，人民群众的用电需求也日益上升。

为了提高管理效率以及节约成本，我国逐渐设置无人值守变电站室。

由于无人值守变电站室缺乏温度监控，因此一旦延长巡视时间，将会发生温度监视盲点。

一旦无人值守变电站室室内的温度过高，将导致设备动作出现错误，长时间处于高温状态下降导致电气设备使用寿命下降，严重情况下导致停电，降低人们群众的用电质量。

本文将分析温度远程监视在无人值守变电站室的应用效果。

关键词：无人值守变电站室；温度；远程监控；应用效果电力在我国现代化的建设和发展过程中具有重要作用，而保证电力系统安全运行成为电力部门的主要任务之一。

我国电力系统的格局主要表现为：其一，大电网；其二，高压输电。

基于此，对我国供电的要求越来越高。

变电站是组成电网系统的不可或缺部分，变电站能够远距离实现电能的输送。

随着我国电力运行机制的改革，我国逐渐使用无人式变电控制模式。

无人值守变电站室已经成为历史发展的必然趋势，为了充分了解无人值守变电站室的具体工作情况，需要进行远程监控，从而对无人值守变电站室的关键控制区域进行监控，对现场所发生的异常情况予以报警，便于远端值班个工作人员能够及时发现问题，完成对无人值守变电站室的安全监控。

温度对于运行的电气设备而言是一种重要的参数，通过判断电气设备的具体温度信息能够判断其能够持续正常工作。

电力设备在长期运行过程中有可能出现老化或者松动等迹象，此种情况的存在会导致电力设备发热。

电力设备在正常情况下处于大电流状态，而多数电力设备缺乏散热手段，因此一旦出现设备基础变更情况，极易导致电力设备温度异常升高，如果此时未对电力设备采取有效的散热手段，将会造成严重后果。

有关研究资料显示，监控设备运行状态下无法将变电站的风险系数降至最低，因此需要加强温度监控[1]。

大多数无人值守变电站室在进行温度检测时主要依靠人工周期巡视，从而积极调控无人值守变电站室室内的温度，如果未选择合理的巡视周期，将无法保证变电站的运行安全。