（电气工程专业论文）dwj2000h（t）智能无线温度监测系统在电力设备中的应用.pdf

d w j - 2 0 0 0 h ( t ) i n t e l l i g e n tw i r e l e s st e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e m i su s e di ne l e c t r i c a le q u i p m e n t a b s t r a c t a l o n gw i t ho u rc o u n t r ys o c i a le c o n o m y sf a s td e v e l o p m e n t ，t h ee l e c t r i cp o w e rs u p p l y f a l l ss h o r to fd e m a n d ，m a j o r i t yo fp r o v i n c e sa n dc i t i e sa l r e a d ya p p e a r e dp u l l t h e p h e n o m e n o nw h i c ht h ef l o o d g a t el i m i t sp o w e rc o n s u m p t i o n ，a tt h es a m et i m et h ep o w e r c o n s u m e rt ot h ep o w e rs u p p l yr e l i a b i l i t y , t h ee l e c t r i c a le n e r g yq u a l i t ya n ds e r v i c el e v e l 。s r e q u e s ti se n h a n c i n gu n c e a s i n g l y , t h ep o w e rc o n s u m e ra n dt h ep o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e r a i s e so w nb e n e f i tt ol i s ta st h ep r o d u c t i o no p e r a t i o nt h eg o a l ，i nt h ep r e s e n te l e c t r i cp o w e r s u p p l yi n t e n s es i t u a t i o n ，u r g e n tn e e d sv a r i o u s s w i t c hc a b i n e t st oi n s c r i b et h ec o n t a c t t e m p e r a t u r ec h a n g es i t u a t i o nt ot h es w i t c h i n gh o u s e t oc a r r yo nt h eo n l i n er e a l 。t i m em o n i t o r , d w j 2 0 0 0 h ( t ) s e r i e si n t e l l i g e n c ew i r e l e s st e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e mm a y a l l 。w e a t h e r r e a l t i m ee f f e c t i v em o n i t o rp o w e re q u i p m e n t ，b es p e c i a l l yt h eh i g hp r e s s u r ep o w e r e q u i p m e n tl i k eh i g hp r e s s u r es w i t c hc a b i n e tp e gg r a f t i n gc o n t a c t ，i n d o o r ( o u t d o o r s ) i s o l a t e s t h ek n i f es w i t c hc o n t a c t ，t h ee l e c t r i cc a b l eg o i n gb e y o n dal i n ea t t a c h m e n t ，t 1 1 eh o s tc h a n g e s t h el e a dw i r ec o n n e c t i o ni nt h eb i ge l e c t r i cc u r r e n tt h r o u g ht h et i m et e m p e r a t u r ec h a n g e s i m a t i o n t h es y s t e mb u l bc l i n g sp r i m ei nw a sm e a s u r e dt h a tt h eo b j e c tt h es u r f a c e ，c a n r e f l e c tt r u t h f u l l ye q u i p m e n t sr e a l t i m et e m p e r a t u r e ，r e a l i z e st ot h e e l e c t r i c a ln e t w o r k m o v e m e n ta u t o m a t e dm o n i t o r i n g ，s a f e g u a r d st h ee l e c t r i c a ln e t w o r km o v e m e n t t h es e c u r i t y d w j 2 0 0 0 h ( t ) s e r i e si n t e l l i g e n c ew i r e l e s st e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e m i st h e a p p l i c a t i o nm o d e me l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , t h ec o m m u n i c a t i o n ，t h ec o m p u t e r a n dt h e n e t w o r k i n g ，t h e1 1 i 幽p r e s s u r eu n i tc o n t a c th e a d st e m p e r a t u r e d a t ar e a l - t i m eo n l i n em o n i t o r , r e a l i z e st h ee l e c t r i c a ln e t w o r ks a f eo p e r a t i o n i nt h er e s e a r c hs t a g e ，t h ea u t h o rc o n s u l t e d t h er e l e v a n tr e s e a r c hr e s u l t so f h o m e a n do v e r s e a sc h i n e s e ，p u tt b r w a r di n d e p e n d e n tr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n o ft h eo b je c t i v e sa n dr e q u i r e m e n t s f i r s t ，i nt h ed a t at r a n s m i s s i o na s p e c t ，h a s u s e dt h er e a l t i m ed a t aw i r e l e s s t r a n s m i s s i o nm o d e ，h a sa v o i d e db e t w e e nt h eh i g hp r e s s u r e u n i ta n dt h el o wp r e s s u r e e q u i p m e n t sp h y s i c a lc o n n e c t i o n n e x t i nt h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o la s p e c t ，t h em a i l i n ga d d r e s su s e s2 3 2 4 8 5m a i n 1 i n eo rm ec a nn e tm a i nl i n en e t w o r kw a y , e n a b l e st h ep r o d u c t t ob ep o s s i b l en i m b l ea n d o t h e rc o m p a n y ss y s t e mi sc o m p a t i b l e f u r t h e r m o r e ，t h ed e s i g np r o c e s sp a y sg r e a ta t t e n t i o nt h ee l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y d e r f o r m a n c es p e c i a l l y , t a k e sam a s t e rl i n eb yt h ea n t i j a m m i n g ，t h ep e n e t r a t i o ne n t i r ed e s i g n p r o c e s s t h ea n t i s u r g e ，t r a n s i e n t ，t h eh i g hf r e q u e n c yi n t e r f e r e n c e ，t h ep o w e rf r e q u e n c y m a g n e t i cf i e l d ，t h eh i g hp r e s s u r ee n d u r ea n ds oo n ，h a sm a d et h ev e r yg o o dm e a s u r e s k e yw o r d ：w i r e l e s st e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t ，s e n s o r s ，d a t at r a n s m i s s i o n ，i n t e r f e r e n c e 2 插图清单 图3 1 系统构成框图l o 图3 2 母排型d w j h 无线测温装置l o 图3 3 导线d w j h 无线测温装1 0 图3 4 太阳能供电的d w j t 无线测温装置11 图3 5d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端1 5 图4 1 程序主窗口1 6 图4 2 快捷窗口17 图4 3 工具条一1 7 图4 4 工具条控制菜单j 1 7 图4 5 警告提示窗口1 8 图4 6 采样监控窗口1 8 图4 7 子站信息窗口1 9 图4 8 历史数据窗口一1 9 图4 9 通讯故障窗口。2 0 图4 1 0 越限故障窗口2 0 图4 。1 1 数据曲线窗口一2 1 图4 1 2 数据源连接窗口2 1 图4 1 3 通讯串口配置窗口2 2 图4 1 4 语音参数配置窗口2 2 图4 1 5 软件参数配置窗口2 3 图4 1 6 颜色参数配置窗口2 4 图4 1 7 通讯参数配置窗口一2 4 图4 1 8 报警参数配置窗口2 4 图4 1 9 添加子站对话框2 5 图4 2 0 编辑子站对话框2 6 图4 2 1 多子站编辑对话框2 6 图4 2 2 历史数据删除对话框2 7 图4 2 3 曲线选择对话框2 8 图4 2 4 曲线图属性设置对话框2 8 图4 2 5 曲线属性设置对话框2 9 。图5 1d w j 2 0 0 0 智能无线温度监测系统铜山铜矿工程组网方案示意图3 3 图5 2d w j 2 0 0 0 智能无线温度监测系统工程安装图3 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金8 垦王些太堂或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 糊姗虢膨辫蝴期：沙僻南 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金a 曼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本 人授权佥理王些态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 一虢膨左孕 签字日砂多月归 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字日期： 电话： 邮编： 新秒扒 d 妒年么月f 夕日 致谢 在本人攻读工程硕士学位两年多的时间里，自始至终得到了导师杜少武教 授的悉心指导和无微不至的关怀。从课题的选题到课题的研究都倾注了老师的 大量心血。在杜老师的指导下，我拓宽了自己的知识面，顺利地完成了工程硕 士学位论文。杜老师渊博的知识、务实的作风、创新的治学精神和诲人不倦的 指导作风，使我获益匪浅，无微不至的关怀更令人感动，这对我以后的工作和 学习都有极大的帮助。在此，谨向给予我巨大帮助的杜老师致以最诚挚的谢意 和祝福! 感谢评审老师、各级领导对我的工作和学习的认可。 感谢我的家人、同事在生活上的关心和事业上的支持。 感谢所有关心支持我的同学和朋友! 作者：张志军 2 0 0 8 年4 月l5 日 第一章绪论 最初，电力设备检修方式是在故障发生后进行改正性检修，称为事故检修； 之后发展为固定时间间隔的预防性定期检修。随着我国电力体制改革的推进， 电力市场的发展需要更为科学的检修模式一状态检修，通过各种手段对正在 运行的设备进行评估、诊断，给出有针对性的维修建议。状态检修机制的优点 是能够防止恶性事故发生，避免维修过剩或者维修不足，延长设备的使用寿命， 优化设备的运行。开关柜作为变电站中仅次于变压器的高压开关设备。在电力 系统中起到保护和控制作用，它的可靠性直接影响整个电网的安全运行。随着 变电站综合自动化水平( 无人值守) 的提高，对开关柜特别是接触头的可靠性提 出了更高的要求。在供配电系统中，开关柜的使用数量多，检修量大，费用高， 而且开关柜造成的非计划停电事故是很多，它所造成的间接损失远大于设备本 身的费用故必须加强对开关柜的监测。开关柜内接触头推广在线监测，实行 设备状态检修制度，已是大势所趋。 1 1 电力系统设备发热的普遍性和危害性 由于生产快速发展和人民生活水平的提高，对电力的需求也不断增加，对 电力的安全运行显得尤为重要，温度是考证一次设备正常运行的一个重要参数， 电力设备连接部位，由于气候冷热变化、设备基础变化、加工工艺、设备受到 环境污染，严重超负荷运行、触点氧化等原因造成压接不紧、压力不够、触头 接触部分发生变化、最终导致接触电阻增大，在电流通过时，温度升高，从而 引起设备老化，绝缘下降，严重的还能触发电弧短路，烧坏设备，扩大设备损 坏范围，降低设备使用寿命，甚至容易引起一次设备起火爆炸。尤其是活动刀 闸的动、静触头部分更加严重，故障率高，这些都时时刻刻威胁电力设备的安 全运行。据不完全统计，目前国内的众多电力公司、发电公司如：广东、浙江、 河北、四川、辽宁、甘肃、江西、等省市均不同程度地出现了变电站开关柜、 封闭母线、隔离开关、电缆头等设备由于绝缘老化或接触不良而造成温度变化 异常，进而引发事故的现象，电力设备的发热现象已经引起电力运行部门的高 度重视。 1 2 电力系统设备温度监测的迫切性 随着经济的快速发展，电力的需求也在不断增加，现在人们的生活每时每 刻都离不开对电的需求，每次的电力故障都扰乱人们的正常生活和工作，安全 供电具有相当的重要性，对电力一次设备的安全运行显得尤为重要，而温度是 考察一次设备安全运行的一个重要参数，对电力一次设备的温度监测就具有迫 切性。 发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电器设备。设备在长期运行过程中， 开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些 发热部位的温度无法实时监测，因此极易导致设备烧毁或突然停电等事故。 通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生。 但由于柜内具有裸露高压，且空间狭小，无法进行人工巡查测温，通常的温度 测量方法不能使用。智能无线温度监测系统采用布置在各个触点的温度传感器 将温度信号通过无线信号传输，由于利用了无线信号固有的绝缘性和抗电磁场 干扰性能，并具有极高的可靠性和安全性，因此从根本上解决了高压开关柜内 触点运行温度及柜内环境温度不易监测的难题。 l - 3 运行中高压开关柜实际温升分析 随着电网的发展和设备技术的提高，1 0 、3 5 k v 系统开关柜在电网中已大量 使用。而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜 体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。 开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一 个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性 能及设备寿命产生很大的影响。 目前，对电力系统内部使用的开关柜，严格遵守设备采购程序及技术政策， 确保入网的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。运行中，负 荷通常都不会达到开关柜的设计满容量，开关柜的温升问题应该不会很突出， 但是实际情况并不尽然。 1 3 1 开关柜实际温升数据分析 1 国产j y n 手车柜 某变电站2 台同型号、同参数的1 0 k v 主变开关柜的实测温升与负荷关系 的统计。开关柜为福建某开关厂生产，j y n l 1 0 型。测试温度为开关柜箱体的 外表温度。 数据显示，随着负荷的增加，开关柜的温升迅速加快。当负荷接近19 0 0 a ( 约为开关柜额定电流2 5 0 0 a 的7 6 ) ，温升尤为明显，最大达4 7 ，已经不 符合标准要求( 标准为满负荷条件下3 0 * ( 2 ) ，而负荷较低时( 1 2 0 0 a 以下) ，温 升则不明显。 2 国产k y n 手车柜 我们对某变电站10 k v 主变开关柜的实测温升与负荷关系的统计，开关柜 为扬州某开关厂生产，k y n 2 8 1 0 型，配用v d 4 断路器。测温前打开部分顶盖， 对开关柜箱体外表温度及主母排温度同时进行测试。 数据表明，母排最高温度已经达到1 0 0 ，温升8 8 ，明显超标( 母排温 升标准为6 5 ) 。由于该站温升问题比较突出，制造厂针对这一情况对变电站 1 0 k v 开关柜1 ，2 号母线桥采用新型钢重新制作，主母线铜排规格更换为 2 x t m y l 2 0 x 1 0 ( 原规格为2 x t m y l 0 0 x 1 0 ) ，并进一步改进了通风系统。2 号主 变开关柜经改造后，温升情况略有好转，但是与该开关柜型式试验提供的温升 数据偏差仍然较大。 3 合资厂的手车柜 某合资厂开关柜，为上海某开关有限公司生产，型号为8 b k 2 0 ，测试位置 为开关柜箱体外表及内部母线母排。 此处，开关柜温升暂时没有超标，但是应该注意，此时负荷并没有达到额 定容量的7 0 ，但是温升已经接近上限。由此可见，合资厂产品虽然温升情况 伉于国产设备，但同样也存在温升超标情况。 数据证明，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升 数据。并且在多数情况下，温升超标时开关柜甚至远没有达到设计最大负荷容 量。 1 3 2 开关柜实际温升超标原因分析 开关柜内部实际温升情况，尤其是母排连接等部位，通常总是比型式试验 测出的数据高。主要有以下几点原因： ( 1 ) 型式试验测得数据通常是在试验室完成的，持续时间不长，通常不 超过8 h ，不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。 ( 2 ) 不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质 母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化， 其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有关差异而产生蠕变，也就是金属在应力的 作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证 明，当接头处的运行工作温度超过8 0 时，接头金属将因过热而膨胀，使接触 表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减小温度降低回到原来接触 位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每 次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加 的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。 ( 3 ) 连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为 连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的 压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会 造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导 体接触效果。 ( 4 ) 选用的导体材料电导率不满足要求，多数属于导体原材料纯度不够。 ( 5 ) 现场的其它因素，比如可能存在安装检修工艺不当，如母线在加工、 连接、安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专 用电力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。 开关柜型式试验中的温升数据，并不能正确反映运行中的开关柜实际温升 水平，特别是长期运行负荷比较重的开关柜，由于长时间温升的累积效应，运 行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据。部分制造厂 对开关柜实际运行中的温升水平并没有深入地研究，比如大多数厂家给额定 315 0 a 的开关柜按照2 5 0 0 a 的标准启动风扇，在开关柜经历长时间的高负荷运 行后，再采取这个标准是不合理的，通常是风扇没有启动，温升早已超标了。 ，所以，选用开关柜设备的时候，不能盲目相信制造厂的试验室数据，在日 常运行维护管理中，也不能盲目套用试验室的数据标准。实践经验，往往也是 非常重要的。只有重视实践，并不断针对实际情况，分析解决问题，才能真正 把对设备的安全运行管理工作做到实处。 1 4 目前现状 这些设备是高压带电设备，发热点不便检测且难以发现，但是能严重影响 着电力系统的可靠供电和安全运行。 定期用热像仪或点温仪对设备进行检测，而热像仪和点温仪只能检测当时 的温度，不能实现实时监测和及时告警，在巡检过程中巡检人员责任心，巡检 时间间隔，测量角度，测量部位都极难掌握，这样造成很多设备测温不准，出 现误测、漏测以及误差较大，问题不能被及时发现和处理。往往等到问题扩大 造成损伤时才发现，已经造成巨大的经济损失。 光纤有线测温：是用光纤传导的方式进行温度监测，由于光纤要和感温一 起紧贴在被测物体表面，而被测物体的表面都是高压部分，这样对光纤的本身 和使用的环境要求很严格，光纤本身的绝缘是要老化，光纤还不能受到环境的 污染，光纤的弯曲度是有限制的，安装也不方便，总之使用光纤有线测温对电 力设备的安全运行本身就存在安全隐患。 红外线测温：是通过红外线信号接收设备接收来自一次设备上的红外线信 号来测量温度，这种方法测量的温度值误差较大，而且受到外界的环境的干扰 影响较大，如阳光及其它的热源的影响，且造价特别昂贵。 4 第二章d w j 2 0 0 0 h ( t ) 智能无线温度监测系统测温设备概述 现代社会对电能的依赖性极高，用电密度越大的地区对电的依赖性越高， 因而对供电设备的可靠性提出了越来越高的要求。作为目前普遍使用的手车式 开关柜由于断路器与开关柜之间采用插头联接，当手车与开关柜因制造、运输 及安装不良等都将引起触头接触不良，接触电阻增大，出现触头温升过高，甚 至烧毁，造成停电，这些现象大电流开关柜如进线柜上尤为突出，且影响极大。 为避免此类事故的发生，开发一种能实时监测触头温升的系统显得非常迫切。 由于高压开关触头处于高电压、高温度、强磁场以及强的电磁干扰环境中， 要实现对触头的测温，必须解决电子测量装置在上述恶劣环境条件下的适应性。 目前测温工作方式基本上采用被动式( 非接触式) 的测温或主动式( 接触式) 测温两种形式。 被动式测温采用接收被测量点辐射出的远线外波，通过判断远线外波长来 确定测温点温度；而主动式测温是通过埋设在测量点的温度传感器直接测温。 被动式测量的优点在于通过凸透镜直接接收测量点发出的远红外波，接收 器( 传感器) 可远离测量点，解决了高压隔离以及传感器环境温度高的问题， 测量系统结构简单；其缺点是只可测量在传感器直视范围内的测量点温度，这 往往成为致命的缺点。 主动式i 贝9 量的优点在于测量点位置不受限制，传感器安装布置灵活；其缺 点是必需解决传感器在高温、强电场、强磁场环境条件下的工作可靠性、传感 器与主机之间的高电压隔离以及传感器自身的工作电源。 2 1 高压隔离 实现高压设备的在线监测，首先要解决高压隔离问题。一般来说，解决这 个问题有两个途径：一是通过空间隔离，另一是通过光纤隔离。空间隔离，信 号可由光传送或无线电传送，d w j 2 0 0 0 h ( t ) 智能无线温度监测系统采用无 线电进行信号传送，它具有隔离彻底、结构简单，抗干扰能力强，工作可靠等 特点。而通过光纤隔离存在着沿面放电问题，需要有较长的沿面爬电距离。 2 2 无线的应用 一般来讲，所谓无线，顾名思义就是利用无线电波作为资源的传导，而就 应用层面来讲，它与有线网络的用途完全相似，两者最大不同的地方是在于传 输资料的媒介不同。 除此之外，正因它是无线，因此无论是在硬件架设或使用之机动性均比有 线网络要优势许多。就使用上它的机动性，便利性，是有线网络所不及，就 成本上，它可省下笔可观的布线费用，修改装潢费用，基本上使用的空间较 为弹性许多。 使用无线通信的优点： 数据传输可以简单地分为有线( 包括架设光缆、电缆或租用电信专线) 和 无线( 分为建立专用无线数据传输系统或借用c d p d 、g s m 、c d m a 等公用网 信息平台) 两大类方式。 相比较而言，用无线数传模块建立专用无线数据传输方式比其它方式具有 如下优点： 2 2 1 成本廉价 有线通信方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力 和物力；而用无线数传电台建立专用无线数据传输方式则无需架设电缆或挖掘 ，电缆沟，只需要在每个终端连接无线数传电台和架设适当高度的天线就可以了。 相比之下用无线数传模块建立专用无线数据传输方式，节省了人力物力，投资 是相当节省的。当然在一些近距离的数据通讯系统中，无线的通讯方式并不比 有线的方式成本低，但是有时候实际的现场环境难以布线，客户根据现场环境 的需要还是会选用无线的方式来实现通讯。 2 2 2 建设工程周期短 当要把相距数公里到数十公里距离的远程站点相互连接通讯的时候，采用 有线的方式，必须架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，这个工程周期可 能就需要数个月的时间，而用数传模块建立专用无线数据传输的方式，只需要 架设适当高度的天线，工程周期只需要几天或者几周就可以，相比之下，无线 的方式可以迅速组建起通信链路，工程周期大大缩短。 2 2 3 适应性好 有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖 泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候， 将对有线网络的布线工程有着极强的制约力，而用无线数传模块建立专用无线 数据传输方式将不受这些限制，所以说用无线数传模块建立专用无线数据传输 方式将比有线通讯有更好的更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。 2 2 4 扩展性好 在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如 果采用有线的方式，需要重新的布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来 的通讯线路，但是如果采用无线数传电台建立专用无线数据传输方式，只需将 新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了，相比之下有更好的 扩展性。 6 2 2 5 设备维护上更容易实现 有线通讯链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障 点，而采用无线数传模块建立专用无线数据传输方式只需维护数传模块，出现 故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。 2 3 抗干扰措施 高压开关柜运行在高电压、大电流的状态，系统事故瞬间还出现强烈的电 磁暂态过程，这些都产生强电场、磁场及强电磁干扰，这对微电子系统及微弱 信号处理非常不利。为消除这些干扰，同时采用软、硬件抗干扰措施，在软件 设计上应用数字编码、解码技术，剔除干扰信号，在硬件上采用金属屏蔽，加 强各级滤波消除高频干扰。测温装置与测温点处于同一电位，减少电场的影响。 另外为消除随机干扰，利用触头温度变化相对缓慢的特点，对检测点信号反复 接收，多次采集，排除异常数据，以保证数据可靠，通过以上综合措施，整机 有了较好的抗干扰能力。 2 4 供电方式 为消除强电场的影响，测温装置与测温点处于同一高电位，检测器工作电 源不能从外部供给，只能同内部产生，为此，在主导电回路上安装感应线圈作 为电源，但由于开关柜工作电流变化很大，一般可达十几倍，为保证感应线圈 能提供较为稳定的电源，利用铁芯磁饱和原理，适当选择铁芯截面，小电流时 铁芯正常励磁，大电流时铁芯饱和从而提供了变化幅度较小的电源，再通过电 子稳压装置，向检测器提供稳定可靠的电源。 2 5 热稳定性问题 测温装置安装在主导电回路上，测量点温度可达3 0 0 以上，这就要求温 度传感器有良好的热稳定性，由于测温探头与测温装置之间用导线联接，测温 装置可远离高温区，安装在导电回路温度较低处( 一般可在8 0 以下) ，从而 降低了测温装置耐高温的要求，与此同时用热稳定性较好的元器件，并在模拟 信号通道上合理设置温度补偿，使系统达到较高的热稳定性。本测温装置在测 量点温度为2 0 3 0 0 环境温度为8 0 以下稳定性可控制在2 以内( 与热 电偶测量值相比) 。 实际应用必须做到工作可靠、结构简单、体积小巧、便于安装要不影响 开关柜的结构性能，成本低廉。为实现上述目标，选用通用、标准、可靠的元 器件，在保证实际需要的前提下，既降低成本，又保证足够的实用精度，在结 构设计上力求紧凑小巧，与开关柜配套时，原柜结构无需变动，特别是不能影 响开关柜的绝缘性能。 7 采用无线电及高压供电方式能很好的解决高电压下触头温度测量困难的问 题，而选择适当的抗干扰措施及元器件能有较好的技术性能，成本又能保持在 较低的水平上。 2 6 热敏电阻温度传感器的应用 热敏电阻是一个常用的温度测量传感器。比较于其他温度测量传感器，它 优点突出，性能更为全面 通常热敏电阻i ：l r t d ( 电阻温度检测器，r e s i s t a n c et e m p e r a t u r ed e v i c e s ) 的灵 敏度更高。它们有一个负温度系数( 常用) 温度上升时，设备阻抗降低。 热敏电阻的线性小于r t d ，需要进行线性修正。 就非线性方面而言，热敏电阻在线性方面的发展已经取得了长足的进步。 通常的方法是，外部配置电阻使得热敏电阻的特性曲线线性化，但是随着技术 的发展，线性化的重要性越来越低，因为现代的数据采集系统提供内置的修正 特性，消除了对硬件线性化的需求。 热敏电阻装配简单，操作方便，使用两线测量方式。但是，导线阻抗也就 成为了测量的一部分，会致使误差产生。对于温度变化，热敏电阻也具有快速 的响应的特性，原因是体积较小。 此外，热敏电阻的非线性特性需要线性化，它们必须在一个限定的温度范 围内运行，且不稳定。因为它们是半导体，热敏电阻在高温时会面临标度不准 的问题。 热敏电阻还需要电流源和自加热特性。在使用热敏电阻时，在不适合的温 度范围内，若不进行自加热，或设备选择就会出现误差，这是一个较为常见的 问题。自加热，可通过不少办法解决，例如使用尽可能小的测试电流，或使用 。脉冲电流，以替代持续的电流。 8 第三章系统工作原理 3 1 系统构成 d w j 2 0 0 0 h ( t ) 智能无线温度监测系统根据电力系统运行的特点研发了 电力设备连接点、刀闸动静触头、电缆头温度智能无线温度监测系统，可实时 有效的监测电力设备连接部位温度变化情况。其感温元件紧贴在被测物体的表 面，它能真实地反映设备的实时温度，对运行设备没有任何影响。当设备的运 行温度超过预设告警温度值时，系统自动告警，运行部门及时采取适当的措施， 避免由于温度升高而引起设备故障，保证电网安全可靠运行。 d w j 2 0 0 0 h ( t ) 智能无线温度监测系统紧密结合电力实际，在测量精度、 准确性、稳定性、可靠性上深入研究；对高精度弱信号在传感器、传输通讯系 统、检测装置、分析软件等系统中的每一个环节都应用了有效的最新技术和最 新理论研究成果，为此，该系统的适用性、抗干扰能力、检测数据都具有高度 的精度准确性、可靠性、稳定性和集成性。 智能无线温度监测系统在物理上和功能上均采用分层分布式结构，保证了 系统组态的灵活性和功能配置方便性。系统整体上分为采集层、收集层、监测 层三层( 如图3 1 所示) 。 采集层与收集层之间采用无线通讯方式，收集层与监测层采用通讯网络线 相连。 采集层的d w j h ( t ) 无线测温装置将感温元件采集到的被测物体的温度 通过无线通讯的方式发送给收集层的d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端，d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端将收集到的各d w j h ( t ) 无线测温装置发送来的温度数据 进行数据处理，处理后通过r s 4 8 5 口及数据线传给监测层计算机，同时经过 光纤通道网传给调度端监测计算机，监测计算机通过本系统的应用软件对数据 进行管理，记录温度越线时间及数值等，发出报警信号。 d w j 一2 0 0 0 无线接收管理终端最大可管理5 0 0 台d w j h ( t ) 无线测温装 置，当d w j h ( t ) 无线测温装置数量超过5 0 0 台时需使用两台d w j 2 0 0 0 无 线接收管理终端，此时两台d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端需遥通过一台通讯管 理器将全部d w j h ( t ) 无线测温装置信息上送至监测层计算机。 9 一一广l - 一i 五二，一_ 一一一一一一一一。f 一夏i i h 毒，一一一一一一 聚一营一。蓉蒈缈w 图3 1 系统构成框图 3 2 采集层 采集层由多个d w j h ( t ) 无线测温装置组成。 d w j hft ) 无线测温装置安装于电力设备连接部分。它主要负责温度的 数据采集及发送工作，工作电源依靠电流互感器或太阳能电池。它由温度采集 装簧和热感应探头组成。各类无线测温装置如图3 2 、图3 3 、图3 4 所示。 图3 2 母排型d w j h 无线测温装置 图3 3 导线d w j h 无线测温装 豢馔。m瀚绷和。带，；“等辚露班 ，i o 0 i ? # “ 图3 4 太阳能供电的d w j t 无线测温装置 3 3 收集层 收集层是山无线接收管理装置f 简称d w j 一2 0 0 0 无线接收管理终端) ，通讯 琶掣里村l 组成。 d w j 一2 0 0 0 无线接收管理终端接收d w j t t ( t ) 无线测温装置发送的温度 数据，并通过r s 4 8 5 总线将温度数据转发给本地监视系统，可同时通过站端光 端机将温度数据传至调度端，调度端同样能监视实时温度变化数据，避免无人 站尤法监测连接部位的温度情况。一个d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端可管理5 0 0 多台d w j h ( t ) 兀线测温装置。d w j 一2 0 0 0 无线接收管理终端采用交、直i _ j ( 2 2 0vf 乜压供电。 3 4 监视层 j 隘视层分：站端监视系统、调度端监视系统其由计算机、光纤通道组成。 监视计算机接收d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端上送的温度数据，运行信息， 直接和d w j 一2 0 0 0 无线接收管理终端矗接通讯。监视计算机装有本系统的应用 软件，将接收到的温度数值进行整理分析，并存储于数据库。根据运行的需要， 数据库可灵活地进行扩充和修改，各种在线操作不影响运行。能进行报表打印， f 1 曲线显示，记录温度越线时| 、j 1 1 及数值等。当温度值超过设定范围时则发出报 警信号。叮进行一年内每个口州团段温度数值查询，曲线查嘞等。 调度端的数据传输用收集层的通讯管理器的r s 4 8 5 口通过通讯线接入光通 讯p c m 设备经光缆送达调度端，同样经光通讯p c m 设备将数据下载到调度监 视计算j 儿。 3 5 特点分析 ( 1 ) 现有的高压接点温度检测一般采用红外线间接测量的方法( 如某些进口 j j l 握式测温仪) 精度易受测点环境及表面状态的影响。并且只能测量能够直视 的地方，并要人工操作。本检测器采用直接测量的方法，准确度高，不受环境 因索影响，温度传感器使用国家标准的温度传感器，具有稳定性高，互换性好， 在整个工作范围内f 2 0 3 0 0 。c ) ，具有良好的一致性等特点。检测器测温点可 以任意选择，而不受是否能够“直视”的限制，更适合于新型封闭式的丌关柜， 不需人二 操作，做到在线自动测量。 ( 2 ) 数据传输采取无线方式，既解决了高压隔离问题又保证了数据不失真， 不受强电场、磁场影响。与采用“光纤”传输方式相比具有安装方便，可靠性高， 不破坏原开关柜电气性能等特点。 ( 3 ) 为了保证高压隔离，在高压端工作的检测器工作电源采用主回路工作电 流感应的方式取得，由于采用了独特的电源电路使得主回路工作电流在大范围 内变动时都能保证检测器正常工作。 通过各工作站的联网运行可组成一定区域范围内的电网运行状态网络监控 实现： ( a ) 能实时精确到点的监控区域内各开关柜( 接点) 的运行温度状态，特别 是对于现代化的无人值守变电站更是能作到无人胜有人的监控效果 ( b ) 全面监控区域内电网开关柜( 接点) 温度状态，为电网安全运行调度提 供可靠依据，使事故防患于未然。 ( c ) 能长期保存开关柜及电网运行数据，对电网总体工作状态分析及其它的 管理提供科学依据。 性能特征： d w j h ( t ) 无线测温装置能够实现宽范围的温度( 2 0 。c 3 0 0 ) 采集 d w j h ( t ) 无线测温装置适应一次额定电流5 - - 4 0 0 0 a 。 高压测温装置与低压装置之间通信采用无线发射接收方式，有效提高系统 的安全性能，通信距离8 0 m ，d w j h ( t ) 无线测温装置能够满足各个测试点的安 装需要。 响应速度快，故障告警时间 l s 。 完善的事件报文处理，可以进行文字和语音告警，并能够对数据保存。 友好的人机界面、汉字显示、打印；能够对历史数据进行查询、删除、和绘 制曲线操作。 后台通信方式灵活，配有r s 2 3 2 通信接口( 可选双绞线、光纤) 。 d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端在有效无线接收范围内可同时管理5 0 0 个 d w j h ( t ) 无线测温装置。 安装方便、维护量小、简单实用、操作简单。 d w j h ( t ) 无线测温装置 测温方式为直接接触测温；d w j h 无线测温装置的感温器件与监测点的 器件直接紧密接触 温度数据传输方式为无线传输；d w j h 无线测温装置的温度数据是通过 无线的方式发送到接收装置( d w j 2 0 0 0 无线接收管理终端) d w j h 无线测温装置测温范围2 0 - 3 0 0 ； 温度采样精度3 1 2 d w j h 无线测温装置能够安放在任何指定位置，并且安装牢固，不会因 操作机械震动或高温而松动、损坏： d w j h 无线测温装置的安装方式不影响正常的检修工作，同时对安全 绝缘间距不造成影响； d w j h 无线测温装置能连续工作至少3 年，无需维护。 d w j h 无线测温装置无线传输范围到8 0 米；( d w j h 无线测温装置放 置于封闭金属高压开关柜内，通信距离2 0 m ，能确保信号正确传输) d w j h 无线测温装置无线传输采用的低功率器件，在工作过程中