無(wú)線測(cè)溫技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

田旭東，董 軍，牛 兵

（兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦，山東 兗州 272102）

興隆莊煤礦35kV變電所擔(dān)負(fù)著全礦井的供電任務(wù)，以往供電系統(tǒng)大多依靠人工巡檢的方式來(lái)排查發(fā)熱的故障點(diǎn)，但是，在惡劣的天氣條件下，在封閉性比較強(qiáng)的高壓柜中，很難實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)。隨著負(fù)荷的增大、安全生產(chǎn)的需要，保障電力供應(yīng)的安全可靠是安全生產(chǎn)的必要條件。

一、供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)大量電力事故的統(tǒng)計(jì)分析，引起供電設(shè)備故障的直接原因主要是各種高低壓開關(guān)柜內(nèi)部觸頭，變壓器、母排、電纜的接頭等，因制作質(zhì)量不良、壓接不緊、材質(zhì)老化、接觸電阻增大，在負(fù)荷增加時(shí)出現(xiàn)接頭過(guò)熱、甚至燒穿。接頭的質(zhì)量好壞，只能在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，而且運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)越容易發(fā)生過(guò)熱燒穿事故。為了對(duì)這些容易發(fā)熱的觸頭、接頭、電力設(shè)備進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，興隆莊煤礦35kV變電所安裝了無(wú)線測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)，即在每個(gè)需要監(jiān)測(cè)的點(diǎn)上各安裝一個(gè)溫度傳感器，溫度傳感器把采到的溫度轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)發(fā)送給無(wú)線接收終端，由無(wú)線接收終端完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并由面板顯示測(cè)到的溫度或由測(cè)溫工作站顯示和存儲(chǔ)。

二、無(wú)線測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)成

1.系統(tǒng)拓?fù)鋱D（圖1）

2.系統(tǒng)主要設(shè)備

（1）無(wú)線溫度傳感器。在每一個(gè)需要監(jiān)測(cè)溫度的節(jié)點(diǎn)上安裝一個(gè)無(wú)線溫度傳感器，該傳感器每隔設(shè)定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量所在位置的溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給測(cè)溫通信終端。

（2）測(cè)溫通信終端。自動(dòng)接收無(wú)線溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并在收到測(cè)溫工作站的讀取命令后把收到的數(shù)據(jù)上傳測(cè)溫工作站。

圖1

（3）測(cè)溫工作站。測(cè)溫工作站為一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，在該計(jì)算機(jī)上運(yùn)行專用軟件，用來(lái)定時(shí)讀取和存儲(chǔ)從通信終端中收集的溫度數(shù)據(jù)。

（4）測(cè)溫管理中心。測(cè)溫管理中心是一套專用測(cè)溫管理軟件，可在連接到企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)上的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

三、預(yù)警系統(tǒng)主要功能

1.無(wú)線溫度傳感器

（1）無(wú)線溫度傳感器功能：

①每個(gè)溫度探頭具有唯一的ID號(hào)，當(dāng)無(wú)線傳感器發(fā)送被監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度的同時(shí)，把其自身的編號(hào)（ID號(hào)）也傳輸出來(lái)，這些數(shù)據(jù)最終被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)事先在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的傳感器編號(hào)與安裝地點(diǎn)，自動(dòng)確定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度。這一特點(diǎn)非常適合運(yùn)行中心具有大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減輕了人工測(cè)溫時(shí)的繁瑣工作。

②無(wú)線溫度數(shù)據(jù)傳輸。傳感器與測(cè)溫終端之間的無(wú)線連接，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，使系統(tǒng)的安全性、靈活性得到極大提高。無(wú)線通信選擇工作于ISM工作頻率，對(duì)人體無(wú)傷害、對(duì)周圍設(shè)備無(wú)電磁干擾，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家無(wú)線管理規(guī)定。

③每天24h連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。傳感器每隔一定時(shí)間自動(dòng)發(fā)射一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集并記錄所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警。解決了試溫片、紅外等測(cè)溫方法需要人工到現(xiàn)場(chǎng)巡視、掃描造成延誤而引起的故障。

（2）無(wú)線溫度傳感器特點(diǎn)：

①實(shí)時(shí)性。溫度采集時(shí)間間隔可以按秒級(jí)設(shè)定，保證數(shù)據(jù)的記錄、分析及時(shí)準(zhǔn)確，為設(shè)備檢修、生產(chǎn)調(diào)度等提供可靠依據(jù)。

②低功耗。采用高效電池供電，保證可靠運(yùn)行6年以上。

③準(zhǔn)確性。測(cè)量精度可達(dá)±1℃。

④系統(tǒng)性?？膳c電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)融為一體，擴(kuò)充現(xiàn)有系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便捷管理。

⑤安全性。等電位、單點(diǎn)、絕緣安裝，沒有任何連接導(dǎo)線，方便安裝維護(hù)，且系統(tǒng)具有極高的安全可靠性。

⑥低成本高效益。使用該系統(tǒng)后，可以節(jié)約購(gòu)置昂貴的測(cè)溫儀（如紅外成像儀、點(diǎn)式測(cè)穩(wěn)儀等）；可以節(jié)省人員，提高工作效率；有的放矢地開展設(shè)備維修，減少維護(hù)工作量；減少事故。

（3）無(wú)線溫度傳感器技術(shù)指標(biāo)：

①測(cè)量溫度范圍：-25～125℃。

②測(cè)量精度：±1℃。

③測(cè)溫時(shí)間間隔：1s～10min可設(shè)定。

④探頭使用壽命：大于6年。

⑤工作頻率：915MHz（免申請(qǐng)）。

⑥最大發(fā)射功率：≤10MW。

⑦最遠(yuǎn)傳輸距離：≥100m（無(wú)阻擋）。

⑧探頭尺寸：35mm×35mm×45mm。

2.無(wú)線溫度接收終端

（1）無(wú)線通信終端功能特點(diǎn)：

①界面人性化設(shè)計(jì)。中文面板，操作簡(jiǎn)單。

②安裝方便?？梢栽陂_關(guān)柜上，也可以固定在墻壁或其他物體上。

③抗干擾能力強(qiáng)。能夠準(zhǔn)確識(shí)別和接收探頭發(fā)出的溫度信號(hào)，而不受其他設(shè)備的影響。

④傳感器與測(cè)溫終端之間采用無(wú)線連接。無(wú)線連接既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，使系統(tǒng)的安全性、靈活性得到極大提高。

⑤無(wú)線通信選擇工作于ISM工作頻率，對(duì)人體無(wú)傷害、對(duì)周圍設(shè)備無(wú)電磁干擾，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家無(wú)線管理規(guī)定。

⑥可擴(kuò)展性。每個(gè)測(cè)溫接收通信終端最大容量可接收100個(gè)測(cè)溫探頭;給以后擴(kuò)容留有足夠的空間，而無(wú)需增加新的接收裝置。

（2）無(wú)線通信終端技術(shù)指標(biāo)：接收頻率915MHz；接收靈敏度-100dBm；功耗＜1W；管理探頭數(shù)量最多100個(gè)；與管理主機(jī)傳輸協(xié)議為Modbus協(xié)議；終端地址設(shè)置范圍為1～250號(hào)；與管路主機(jī)的電氣接口RS-485；終端報(bào)警方式為蜂鳴器報(bào)警或外接報(bào)警設(shè)備；工作電壓AC220V±10%，50Hz或60Hz；繼電器承受負(fù)載最大交流250V，7A；尺寸96mm×96mm×115mm(WTR-10)，180mm×125mm×36mm(WTR-20)；開孔尺寸92mm×92mm(WTR-10)；重量為0.5kg(WTR-10)，0.6kg(WTR-20)；環(huán)境溫度-20～65℃。

四、測(cè)溫工作站功能特點(diǎn)

測(cè)溫工作站為一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，在該計(jì)算機(jī)上運(yùn)行專用軟件，用來(lái)定時(shí)讀取從通信終端中收集的溫度和ID數(shù)據(jù)，并寫入本地硬盤中作長(zhǎng)期保存。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、維護(hù)，異常報(bào)警，以及溫度變化趨勢(shì)分析。

（1）能通過(guò)工作站實(shí)時(shí)、直觀地觀察到開關(guān)柜內(nèi)斷路器一次插頭和電纜接頭等電氣接點(diǎn)運(yùn)行溫度的變化情況。

（2）通過(guò)對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，能自動(dòng)生成開關(guān)柜內(nèi)一次插頭和電纜接頭指定時(shí)間段的溫度變化趨勢(shì)、歷史事件統(tǒng)計(jì)，以及所需要的曲線圖和圖表。

（3）系統(tǒng)能夠?qū)λ鶛z測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提前預(yù)知和判斷以后多少天內(nèi)開關(guān)柜內(nèi)一次插頭及電纜接頭出現(xiàn)故障并形成報(bào)表，詳細(xì)顯示故障點(diǎn)的位置并打印報(bào)表。

（4）報(bào)警溫度可以根據(jù)用戶的實(shí)際情況自行設(shè)定，對(duì)到達(dá)預(yù)警值和越線值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)能進(jìn)行聲光報(bào)警顯示報(bào)警點(diǎn)的具體位置并記錄在案。報(bào)警值的設(shè)置有兩種方式：①相對(duì)報(bào)警溫度。指當(dāng)溫度傳感器的測(cè)量溫度比終端測(cè)量的環(huán)境溫度高出多少即認(rèn)為異常，需要報(bào)警。取值范圍：0～60℃；②絕對(duì)報(bào)警溫度。指當(dāng)溫度傳感器測(cè)量的溫度值達(dá)到多少度后即認(rèn)為異常，需要報(bào)警。取值范圍：10～100℃。

（5）能對(duì)報(bào)警事件實(shí)時(shí)打印記錄，可以實(shí)現(xiàn)歷史的查詢。對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警值、報(bào)警值能在線修改，對(duì)傳感器的故障能進(jìn)行在線診斷并顯示打印。

（6）系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，當(dāng)新設(shè)備納入檢測(cè)范圍時(shí)，僅增加相應(yīng)的新設(shè)備接入即可，原系統(tǒng)不受任何影響。

（7）控制中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信、無(wú)人職守、數(shù)據(jù)可以接入企業(yè)網(wǎng)。

（8）軟件操作簡(jiǎn)單，易維護(hù)，非專業(yè)人員只要是稍加培訓(xùn)就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置和修改。