無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用簡述

戴明明 戴鵬

摘 要 一直以來，變電站核心部位溫度監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用都存在著系統(tǒng)布線復(fù)雜和系統(tǒng)供電困難等問題，以至于無法實現(xiàn)對變電站溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和利用。而使用無線無源技術(shù)進行溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，則能夠有效解決系統(tǒng)供電和布線問題?；谶@種認識，本文對無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其在變電站溫度監(jiān)測上的應(yīng)用問題展開了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞 無線無源技術(shù)；溫度監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號 TP39 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0111-01

隨著電網(wǎng)容量和規(guī)模的不斷增大，對變電站供電可靠性的要求也越來越高。使用無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)對變電站核心部位溫度進行監(jiān)測，則能夠為變電站的安全運行提供有力的技術(shù)支持。因此，有必要對無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用問題展開研究，從而更好的促進電力事業(yè)的發(fā)展。

1 無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)研究

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

從系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上來看，無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)主要由無線無源在線測溫系統(tǒng)、溫度采集收發(fā)器、無線無源測溫管理裝置、溫度采集收發(fā)器天線和傳感器構(gòu)成。利用收發(fā)器天線，系統(tǒng)溫度采集模塊可以進行傳感射頻信號的發(fā)射，而溫度傳感器則能夠進行溫度對應(yīng)頻率信號的返回。接收到反饋信號后，溫度采集模塊將能進行數(shù)據(jù)的處理，然后將數(shù)據(jù)打包傳輸至系統(tǒng)的測溫管理裝置中。利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)可以進行溫度監(jiān)測設(shè)備的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)傳送至在線測溫系統(tǒng)，從而為監(jiān)測人員監(jiān)測設(shè)備運行溫度提供支持，并且確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。利用測溫管理裝置，還能夠?qū)υO(shè)備運行溫度數(shù)據(jù)進行管理，并且完成設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)的查詢。而通過Web頁面，監(jiān)控人員也可以實現(xiàn)系統(tǒng)通道管理、臺賬管理和用戶管理。因此從總體結(jié)構(gòu)上來看，無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有較強的開放性、可靠性、可擴展性和易維護性。1.2 系統(tǒng)功能分析

從系統(tǒng)功能上來看，無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)各種運行設(shè)備溫度的集中監(jiān)測，還能夠?qū)υO(shè)備運行進行實時監(jiān)測，并且形成一致的通信規(guī)約。一方面，利用數(shù)字、圖形和曲線等方式，系統(tǒng)能夠為操作人員提供設(shè)備實時溫度數(shù)據(jù)、實時告警數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)設(shè)備的實時監(jiān)控，并且提供告警確認和處理功能。而利用曲線、圖表等形式，系統(tǒng)使用人員可以進行當前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢。在對設(shè)備溫度發(fā)展趨勢曲線進行在線瀏覽時，系統(tǒng)操作人員也可以按照時間段完成相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢；另一方面，系統(tǒng)可以為用戶提供日志服務(wù)。具體來講，就是進行用戶維護設(shè)備的日志記錄，并且對用戶的登錄操作進行記錄，可以為用戶提供日志分類和分時段查詢功能。再者，系統(tǒng)可以進行任意測溫點分組，并且實現(xiàn)對同一時刻的多個數(shù)據(jù)的對比分析和閾值查詢，并且能夠進行設(shè)備運行的智能診斷。此外，系統(tǒng)可以為用戶提供報表管理、用戶管理和系統(tǒng)設(shè)置等功能。根據(jù)用戶輸入需求，系統(tǒng)可以形成并輸出報表，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對比和導(dǎo)出。同時，系統(tǒng)也能夠進行用戶操作權(quán)限的分級管理，以便在為用戶提供數(shù)據(jù)信息的同時，進行系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的保護[ 1 ]。通過系統(tǒng)設(shè)置，用戶可以進行監(jiān)測設(shè)備的添加和刪除，然后使用對應(yīng)通訊接口進行設(shè)備數(shù)據(jù)接收，并且完成系統(tǒng)其它參數(shù)的配置。最后，用戶也可以利用系統(tǒng)參數(shù)管理功能進行系統(tǒng)基礎(chǔ)信息的維護管理，并且完成下屬設(shè)備類型、預(yù)告警閾值等參數(shù)的設(shè)置。

2 無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用

在現(xiàn)實生活中，無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)在變電站中得到了成功應(yīng)用。通過在變電站的大電流柜和電容柜的隔離開關(guān)觸頭等位置進行無線無源式測溫裝置的安裝，就能夠?qū)@些位置的發(fā)熱情況進行實時在線監(jiān)測、診斷和預(yù)警[2]。而使用該系統(tǒng)進行變電站設(shè)備運行溫度的實時監(jiān)測，將能使變電站運行情況穩(wěn)定，所以能夠在解決變電站開關(guān)柜內(nèi)關(guān)鍵部位發(fā)熱信息獲取難題的同時，使電網(wǎng)供電的可靠性得到提高。

2.1 變電站測溫需求分析

在變電站建設(shè)的過程中，需要以變電站狀態(tài)監(jiān)測為技術(shù)支撐。而在變電站狀態(tài)監(jiān)測的眾多數(shù)據(jù)中，溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)十分重要。因為一直以來，電氣設(shè)備接點發(fā)熱都是導(dǎo)致變電站安全運行受到影響的主要問題。在母線連接點和隔離開關(guān)等位置，大量高壓部件需要保持長期運行，所以這些部位的接觸電阻大且發(fā)熱。無法對這些部位發(fā)熱情況進行有效監(jiān)測，就容易導(dǎo)致變電站事故的發(fā)生。但由于變電站電力設(shè)備的使用具有一定的環(huán)境特殊性，所以其溫度在線監(jiān)測具有一定的難度。首先，以220kV變電站為例，其各種電纜接頭數(shù)量就多達上千個，所以變電站溫度監(jiān)測存在著監(jiān)測點數(shù)量眾多的問題。其次，變電站溫度監(jiān)測點不僅在室內(nèi)的控制柜中，還有很多在高空裸露，所以溫度監(jiān)測將遭遇千差萬別的監(jiān)測點位置。再者，一直以來，使用溫度監(jiān)測器都存在著布線和供電的問題，以至于難以實現(xiàn)傳感器與外界的隔離[ 3 ]。同時，變電站電壓可能高達數(shù)萬乃至幾十萬伏，所以設(shè)備周圍的電磁干擾較強，容易給溫度監(jiān)測帶來干擾。此外，變電站工作環(huán)境溫度較高，需要傳感器具有一定的耐熱性。

2.2 變電站溫度的在線監(jiān)測

在變電站溫度的在線監(jiān)測上進行無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的使用，可以在開關(guān)柜內(nèi)的母排上和電纜接頭上進行聲表面波溫度傳感器的安裝。而該種傳感器不需要任何電池供電，并且不需要使用電線與信號發(fā)射和接收裝置連接。在電磁場較強、潮濕度大和溫度極端等惡劣環(huán)境中，該傳感器也能夠有效進行待測設(shè)備或位置溫度的檢測，所以具有較強的應(yīng)用優(yōu)勢。而變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)為三層構(gòu)架，可以利用無線方式將信息發(fā)送至采集單元，然后由采集單元進行一對多的采集和解碼，并且利用以太網(wǎng)將溫度信息傳遞給在線監(jiān)測智能電子設(shè)備。利用光纖以太網(wǎng)的方式，在線監(jiān)測裝置可以基于IEC61850標準將信息傳輸給監(jiān)測主站信息平臺，從而利用該平臺實現(xiàn)對全站監(jiān)測溫度信息的統(tǒng)一管理。而使用該系統(tǒng)進行變電站高壓測溫，可以進行原始頻率值的輸出，并且使測量頻率具有較高的頻率值。相較于其他溫度監(jiān)測系統(tǒng)，無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的精度和分辨率則更高，并且無需供電就能實現(xiàn)對系統(tǒng)溫度的測量[ 4 ]。此外，系統(tǒng)可以直接利用自帶天線將測得溫度值傳送至采集單元，因此能夠使系統(tǒng)的安裝和接線復(fù)雜度得到簡化。

3 結(jié)論

總而言之，通過將無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)安裝在變電站核心設(shè)備處，并且進行系統(tǒng)所在環(huán)境溫度的測量分析和驗證，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)全量程范圍內(nèi)測量誤差小于±1℃。同時，系統(tǒng)穩(wěn)定傳輸距離可達3m，能夠在變電站開關(guān)柜內(nèi)保持穩(wěn)定的無線傳感狀態(tài)。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)將能在變電站溫度監(jiān)測上得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻

[1]王玉波，張立勇，單銘.聲表面波無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)[J].軟件導(dǎo)刊，2013（2）：93-94.

[2]劉沛，黃延孫.高壓設(shè)備無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)分析[J].科技資訊，2015（2）：34.

[3]郭鳳儀，劉志嶺，王智勇，等.SAW無線無源技術(shù)在避雷器溫度監(jiān)測中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2012（10）：139-142.

[4]祝志祥，陳新，馬光，等.無源傳感器的研究與應(yīng)用進展[J].智能電網(wǎng)，2015（3）：191-195.