摘要：文章簡(jiǎn)要介紹了某風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)無(wú)線(xiàn)測溫系統的方案和配置，并結合工程實(shí)際對其他測溫技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，供工程中參考選擇。
關(guān)鍵詞：高壓配電裝置；無(wú)線(xiàn)測溫；實(shí)時(shí)監測
電力系統要保證運行，不僅電氣設備操作要求準確無(wú)誤，而且電氣設備運行也在正常參數范圍內，其中溫度也是電氣設備運行正常的一個(gè)重要參數。高壓配電裝置的開(kāi)斷接觸點(diǎn)、母線(xiàn)連接點(diǎn)等部位，由于設備制造、環(huán)境污染、觸點(diǎn)氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻變大，在運行時(shí)不斷發(fā)熱，溫度不斷上升，給設備運行埋下了隱患，如果不及時(shí)發(fā)現，會(huì )導致起火或爆炸，造成運行事故。國內外很早就利用測溫技術(shù)，對高壓配電裝置設備的運行溫度進(jìn)行監測，保證高壓配電裝置設備運行。
1、無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)方案的提出
HTL風(fēng)電場(chǎng)位于錫林浩特灰騰梁地區，裝機容量200MW，220kV升壓站安裝2臺主變壓器，以1回220kV出線(xiàn)接人系統。全站設備的控制采用計算機監控，運行管理實(shí)現少人值班操作。
HTL風(fēng)電場(chǎng)地處偏僻，天氣情況變化大，運行要求220kV高壓配電裝置運行溫度實(shí)時(shí)監測，數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸。結合工程需要和對比目前測溫系統設備技術(shù)，設計中使用了無(wú)線(xiàn)測溫系統，對HTL風(fēng)電場(chǎng)220kV高壓配電裝置的運行溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測報警。HTL風(fēng)電場(chǎng)有4個(gè)220kV高壓配電間隔。分別為#1主變、#2主變、220kV出線(xiàn)和220kV電壓互感器間隔。每個(gè)間隔刀閘口、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器接觸點(diǎn)和母線(xiàn)連接點(diǎn)處均為測溫點(diǎn)，在各測溫點(diǎn)上設置無(wú)線(xiàn)智能溫度傳感器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊方式將測溫點(diǎn)的運行溫度數據上傳監測系統后臺機。
2、無(wú)線(xiàn)測溫系統的方案配置
2.1系統組成
無(wú)線(xiàn)測溫系統由數據采集層、通訊層和計算機管理層構成，層與層相對獨立。數據采集層設備負責數據采集并將數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與通訊層設備通訊。通訊層通過(guò)以太網(wǎng)方式將數據傳輸到計算機管理層，實(shí)現站級協(xié)調、優(yōu)化控制和當地監測功能，同時(shí)實(shí)現與遠方調度的通信。數據采集層由無(wú)線(xiàn)測溫模塊組成，無(wú)線(xiàn)測溫模塊分散布置，就地安裝在高壓配電裝置的開(kāi)斷接觸點(diǎn)或連接點(diǎn)上。
通訊層由無(wú)線(xiàn)通訊模塊和通訊管理機組成，無(wú)線(xiàn)通訊模塊按區域布置，接收本區域內的無(wú)線(xiàn)測溫模塊信號，通過(guò)485總線(xiàn)接入通訊管理機。通訊管理機以以太網(wǎng)方式組網(wǎng)。
計算機管理層由計算機管理后臺組成，通過(guò)以太網(wǎng)接收上傳數據，管理系統軟件對數據進(jìn)行分析、統計、處理、存儲。
無(wú)線(xiàn)測溫系統組成示意圖
2．2系統特點(diǎn)
無(wú)線(xiàn)測溫系統具有高可靠性、易擴展性、免維護性的特點(diǎn)，在系統結構、設備性能上都有體現。
2．2．1可靠性
無(wú)線(xiàn)測溫系統的三層式結構，各層相互獨立又協(xié)調組成整體，任一部分設備有故障時(shí)，只影響局部，提高了系統可靠性。單元裝置采用ALLINONE設計原則，并采取隔離、軟硬件濾波、看門(mén)狗電路、抗干擾編碼、智能診斷、各種開(kāi)放、抗震動(dòng)、抗干擾的新型結構設計等多種軟硬件方面的措施，提高單元裝置的整體可靠性，進(jìn)一步保證全系統的可靠。
2．2．2易擴展性
無(wú)線(xiàn)測溫系統采用無(wú)線(xiàn)、485總線(xiàn)、以太網(wǎng)相結合的通訊方式，使系統很容易擴展和與其它網(wǎng)絡(luò )互連；在擴展測點(diǎn)時(shí)不受布線(xiàn)的限制，可以方便的把模塊化設計的單元裝置配置在系統內，根據一次系統的變化，任意增、減或改變系統中的單元裝置達到改造和擴建的目的。系統提供的標準的通訊協(xié)議接口，使得現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可與局域網(wǎng)絡(luò )相聯(lián)，實(shí)現信息的共享。
2．2．3免維護性
無(wú)線(xiàn)測溫系統在運行時(shí)能進(jìn)行在線(xiàn)自檢，溫度傳感器在每次測量時(shí)會(huì )進(jìn)行自校準。整個(gè)測溫網(wǎng)絡(luò )，采用總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，網(wǎng)絡(luò )系統非常有用和可靠，在系統正常運行時(shí)無(wú)需人工維護。
3．3系統設備功能
溫度傳感器、數據采集變換器、網(wǎng)絡(luò )通訊設備具有自檢功能，設備可靠抗干擾能力強。設備的檢查、維修工作簡(jiǎn)潔方便，保證系統正常有用的工作。
3．3．1無(wú)線(xiàn)測溫模塊
無(wú)線(xiàn)測溫模塊內置Pt電阻溫度傳感器，安裝到每個(gè)220kV間隔內刀閘口、連接點(diǎn)和母線(xiàn)連接點(diǎn)的表面，直接測量測溫點(diǎn)的溫度。無(wú)線(xiàn)測溫模塊測溫準確、可靠，溫度測量范圍達到0～200℃；溫度數據精度高，分辨率達到1℃。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)將溫度數據傳輸到無(wú)線(xiàn)通訊模塊，無(wú)線(xiàn)傳播距離50m，不受其他因素影響，保證了高壓設備的安全運行。
3．3．2無(wú)線(xiàn)通訊模塊和通信管理機
無(wú)線(xiàn)通訊模塊采用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，接收測溫模塊的無(wú)線(xiàn)信號，每個(gè)22OkV配電間隔安裝一個(gè)無(wú)線(xiàn)通訊模塊，與設在本間隔內的多個(gè)測溫模塊進(jìn)行通訊。無(wú)線(xiàn)通訊模塊配有標準的485總線(xiàn)接口，接入通信管理機，通信管理機通過(guò)以太網(wǎng)將溫度數據上傳。標準的通訊接口協(xié)議保證了信息傳輸的準確可靠。
3．3．3計算機后臺監測系統
計算機和監測管理軟件構成了計算機后臺監測系統，布置在風(fēng)電場(chǎng)控制室操作臺上，后臺系統容量可達128個(gè)變電站，每個(gè)變電站512個(gè)測溫點(diǎn)。
計算機提供了運行管理操作的平臺，軟件對數據資料進(jìn)行分析、統計、記錄和報警，所有的信息都被記錄數據庫中，以備查閱。
計算機后臺監測系統軟件具有在線(xiàn)采集、監測、分析現場(chǎng)溫度的功能，對采集到的數據進(jìn)行詳細的溫度場(chǎng)分析、溫升趨勢分析和統計；具有對歷史資料的分析和統計功能，能保存所有測點(diǎn)溫度的數據和變化情況，可以選擇不同的測點(diǎn)、不同的時(shí)間段的數據，綜合分析電氣設備的運行情況。
計算機后臺監測系統軟件具有保護功能，對管理員身份進(jìn)行分級管理。使用者用密碼登陸系統。只有在管理員權限內才允許對系統的參數進(jìn)行設置。
3、電力系統設備的其它測溫方法及特點(diǎn)
電力系統測溫技術(shù)的使用已經(jīng)很普遍，國內外測溫技術(shù)比較多，通常還有光纖測溫、紅外測溫等。
3．1光纖測溫系統
光纖溫度監測系統是由光纖溫度傳感器、傳輸光纜、溫度監測儀和計算機管理系統組成。在高壓配電裝置測溫點(diǎn)上安裝光纖傳感器，光纖傳感器將被測量溫度轉換成光信號，通過(guò)光纖將信號傳送到溫度監測儀，溫度監測儀將光波信號解調成溫度信號，通過(guò)以太網(wǎng)口向計算機管理系統傳送，由計算機管理系統實(shí)施數據處理、故障診斷、報警及控制。
光纖溫度監測系統溫度信號以光纖為媒介傳輸光信號，不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾，溫度測量挺準；光纖有優(yōu)異的絕緣性能，采用防污閃安裝模式，不影響被測設備的絕緣等級和運行}系統容易擴展，使用方便；測量范圍寬，能夠實(shí)現光纖溫度監測系統多適用于戶(hù)外高壓設備。
3．2紅外測溫系統
紅外測溫系統由紅外溫度傳感器、數據采集器和計算機后臺管理系統組成。
在高壓配電裝置測溫點(diǎn)附近安裝紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器接收被測量設備的熱紅外信號，轉換成溫度信號通訊上傳數據采集器，數據采集器可顯示、報警和輸出控制信號，并通訊上傳計算機后臺管理系統，由計算機后臺管理系統對數據進(jìn)行處理、統計、分析和保存。
紅外測溫系統對電氣設備的溫度采用非接觸式測量，不需要考慮絕緣問(wèn)題；可實(shí)現在線(xiàn)監測。紅外測溫系統多適用于戶(hù)內高壓開(kāi)關(guān)柜設備。
4、安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹
a.電池供電型無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。
目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有三款：
b.CT感應取電無(wú)線(xiàn)溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點(diǎn)等大電流處，采集溫度量并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸的傳感器。
目前無(wú)線(xiàn)溫度傳感器有兩款：
安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫就地顯示配置：
ASD300/320智能操控裝置可連接12路無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，ARTM-Pn無(wú)線(xiàn)測溫裝置可以連接18路無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，無(wú)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(diǎn)）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點(diǎn)捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點(diǎn)也常選用）。
無(wú)線(xiàn)測溫帶操顯功能（就地顯示）
Acrel-2000T/B無(wú)線(xiàn)測溫壁掛式監控設備，內存4G,硬盤(pán)128G,以太網(wǎng)口，顯示器12寸，分辨率800*600，可選Web平臺/App服務(wù)器，柜體尺寸480*420*200（單位mm），配置IPAD,安裝ACREL-2000/T軟件。就地實(shí)時(shí)顯示溫度分布以及報警等詳細參數。
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無(wú)線(xiàn)測溫采集設備配置方案
5、結論
電力設備測溫越來(lái)越得到認可和重視，溫度指標也成為電力系統遙測的一個(gè)重要數據，各種測溫技術(shù)已經(jīng)在電力系統大力推廣應用。工程設計中應結合工程實(shí)際采用適合的測溫方案，準確的記錄電氣設備的運行狀況，保證電力系統的運行，增快社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。
【參考文獻】
[1]王樂(lè )天，無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)工程中的應用。
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版。
