安科瑞 鮑(bào)靜(jìng)君

　　摘要(yào)：電力傳(chuán)輸(shū)係統中(zhōng)，發(fā)電廠
，變(biàn)電(diàn)站的高(gāo)壓(yā)開關(guān)櫃(guì)起(qǐ)著(zhuó)關鍵性的(dí)作用，隨(suí)著電網設備技(jì)術的發展，高(gāo)壓(yā)開(kāi)關櫃(guì)也(yě)得到(dào)廣泛的使用。溫度(dù)是(shì)表征(zhēng)開關櫃運(yùn)行正常的一個(gè)重要(yào)參數，在使用(yòng)開(kāi)關(guān)櫃(guì)的過(guò)程中(zhōng)，普(pǔ)遍存(cún)在(zài)開關櫃(guì)內(nèi)部(bù)過熱現(xiàn)象，並且(qiě)由於(yú)高(gāo)壓(yā)開關(guān)櫃的密(mì)閉性，在負(fù)荷較(jiào)重(zhòng)的地區(qū)，引(yǐn)發(fā)開(kāi)關櫃的溫升超標(biāo)現象(xiàng)。開(kāi)關(guān)櫃設備(bèi)長(cháng)期的(dí)超溫(wēn)運(yùn)行，會降低(dī)設備(bèi)的性(xìng)能(néng)及(jí)使用壽命(mìng)，引發(fā)設備(bèi)故(gù)障，影(yǐng)響電網的正常(cháng)運行(háng)，甚至引起(qǐ)電氣火(huǒ)災，造(zào)成巨大(dà)經(jīng)濟損(sǔn)失(shī)。高(gāo)壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)的溫度在(zài)綫監測係(xì)統越來越(yuè)得到(dào)用戶的認(rèn)可(kě)和(hé)重視(shì)，目前(qián)感(gǎn)應取電無源(yuán)無綫(xiàn)溫度在(zài)綫(xiàn)監測係統(tǒng)在(zài)高(gāo)壓(yā)開(kāi)關櫃上得到廣(guǎng)泛應(yīng)用，無(wú)源(yuán)無綫(xiàn)測(cè)溫傳(chuán)感器(qì)安裝維護(hù)方(fāng)便(biàn)，組網簡單(dān)，實時(shí)在(zài)綫(xiàn)，可以(yǐ)代替傳(chuán)統(tǒng)的(dí)人(rén)工定期巡檢(jiǎn)的(dí)方式(shì)，發現(xiàn)電力(lì)設(shè)備的(dí)溫(wēn)度異常(cháng)，保證(zhèng)設備安全運行(háng)。

　　關鍵(jiàn)詞：無源(yuán)無(wú)綫(xiàn)傳感器；高壓(yā)櫃(guì)測(cè)溫；電(diàn)氣接(jiē)點(diǎn)測(cè)溫；測溫係(xì)統

　　概(gài)述：無源無(wú)綫測溫係統主(zhǔ)要(yào)由設備層(céng)的(dí)無源無(wú)綫溫度(dù)傳(chuán)感器和溫度(dù)顯示(shì)單元，通訊層的(dí)邊緣(yuán)計(jì)算網關(guān)以及站控層的無綫測(cè)溫係統主機組(zǔ)成(chéng)，實現高(gāo)壓櫃(guì)關(guān)鍵電(diàn)氣(qì)部位(wèi)的溫(wēn)度在綫(xiàn)監測。

　　1
，無源(yuán)無綫傳感(gǎn)器(qì)的(dí)設(shè)計依據

　　無源無綫(xiàn)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的(dí)取電應(yīng)用(yòng)法拉第電(diàn)磁定律，充(chōng)分(fēn)利用高壓開關櫃(guì)內三(sān)相母綫電(diàn)流產(chǎn)生(shēng)的(dí)大量電磁能(néng)，根據電流(liú)互感(gǎn)器模型進(jìn)行設計。高壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)作為取(qǔ)電互感(gǎn)器的(dí)一次(cì)側(cè)綫(xiàn)圈，取電綫(xiàn)圈(quān)作為取(qǔ)電互(hù)感器的(dí)二次側綫(xiàn)圈(quān)，組成取電(diàn)電路(lù)。 取電電(diàn)路關(guān)鍵在(zài)於導磁(cí)材料(liào)的(dí)選(xuǎn)擇(zé)，電路選擇了(liǎo)1J85型(xíng)坡莫合金帶，坡(pō)莫合(hé)金帶(dài)是(shì)一款高(gāo)導(dǎo)磁(cí)合(hé)金(jīn)材料(liào)， 其特點是高(gāo)初(chū)始磁(cí)導(dǎo)率，高(gāo)磁(cí)感，低(dī)損(sǔn)耗，縮(suō)小了磁(cí)性元件的體積(jī)，此(cǐ)外合金帶(dài)在(zài)潮(cháo)濕的環境中耐(nài)腐蝕性強。

　　2
，無(wú)源無(wú)綫(xiàn)傳(chuán)感器(qì)的硬件設計

　　無源無綫傳感器的硬件(jiàn)電路主要(yào)包(bāo)括(kuò)電源(yuán)模塊(kuài)，處理單(dān)元，射頻(pín)模塊，測溫(wēn)模塊。

　　電(diàn)源(yuán)模(mó)塊為整(zhěng)個電路板供電，由(yóu)電磁(cí)綫圈取電後(hòu)的(dí)鉗位保護(hù)電路，整(zhěng)流電路(lù)，電(diàn)壓(yā)檢(jiǎn)測，綫性(xìng)穩(wěn)壓(yā)器，儲能(néng)電(diàn)容(róng)組(zǔ)成。為(wéi)了(liǎo)縮(suō)小產(chǎn)品(pǐn)的整(zhěng)個(gè)尺寸，處理(lǐ)單(dān)元和射頻模塊采用(yòng)集成(chéng)MCU單(dān)元和(hé)射頻單(dān)元(yuán)的(dí)低功耗(hào)無綫單片(piàn)機，此設計簡(jiǎn)化(huà)了整個電路設(shè)計復雜性，又(yòu)實現了(liǎo)電路尺(chǐ)寸50%以(yǐ)上的(dí)縮減(jiǎn)。測溫模塊(kuài)采用(yòng)數(shù)字式溫度(dù)傳感器，傳感器具有低功耗，數字通(tōng)信穩(wěn)定(dìng)的(dí)特點。

　　3
，無(wú)源(yuán)無綫傳(chuán)感(gǎn)器的(dí)軟件設計(jì)

　　無源(yuán)無(wú)綫傳(chuán)感(gǎn)器的(dí)軟(ruǎn)件采(cǎi)用C語(yǔ)言進行編程(chéng)，編(biān)程需要(yào)注意(yì)規範，代(dài)碼簡(jiǎn)潔易讀，傳感器(qì)為(wéi)低功耗設(shè)計(jì)，需要(yào)控製好整個電路係統(tǒng)的功耗，及(jí)時對單(dān)片機和外設(shè)進(jìn)行(háng)休眠(mián)或電源關斷，使得(dé)係統(tǒng)空閒時電流消耗不超過(guò)2uA。

　　為了保障(zhàng)傳感器(qì)係統的可靠運(yùn)行(háng)，需要(yào)正確(què)配置單(dān)片機(jī)的看門狗，保證(zhèng)不會出現(xiàn)傳(chuán)感器(qì)死機的情況。此(cǐ)外還要防止傳(chuán)感(gǎn)器(qì)通信碰撞，提(tí)高通(tōng)信抗(kàng)幹擾性能(néng)，采用隨(suí)機(jī)延時(shí)的(dí)算(suàn)法進行(háng)溫度上報，並對(duì)通信數(shù)據進(jìn)行CRC校驗(yàn)，濾除異(yì)常數據(jù)。

　　4
，無源(yuán)無綫傳感器(qì)的(dí)主要性能(néng)與安(ān)裝

　　按(àn)照以(yǐ)上的原理和方(fāng)法設(shè)計出的無(wú)源(yuán)無綫(xiàn)測溫傳感(gǎn)器ATE400，可(kě)在(zài)一次回(huí)路電流在5~5000A範圍內取(qǔ)電(diàn)工作(zuò)，每15秒(miǎo)進(jìn)行一次測量發(fā)熱點(diǎn)溫度並無(wú)綫上傳(chuán)至櫃麵安裝(zhuāng)的顯(xiǎn)示單(dān)元。傳(chuán)感(gǎn)器溫(wēn)度測量範(fàn)圍為(wéi)-50℃~+125℃，精(jīng)度高達±1℃，測溫分辨(biàn)率(shuài)0.1℃，體積小巧，安(ān)裝(zhuāng)方便，抗(kàng)幹(gān)擾性能(néng)強(qiáng)，廣泛(fàn)應(yīng)用(yòng)於高壓櫃電氣(qì)接(jiē)頭(tóu)測溫(wēn)。

圖1 高壓櫃(guì)靜觸頭溫度監測

圖2 高壓櫃(guì)電纜(lǎn)頭(tóu)溫(wēn)度監測(cè)

　　5
，無綫測(cè)溫(wēn)接收裝置主要(yào)功能

　　無源(yuán)無綫傳感(gǎn)器通過無(wú)綫射頻方式(shì)將采集(jí)到的(dí)電氣溫度傳輸(shū)至無綫(xiàn)測(cè)溫接(jiē)收顯(xiǎn)示單元(yuán)ARTM-Pn。顯(xiǎn)示單(dān)元可(kě)無接(jiē)收多(duō)達60個(gè)ATE400傳(chuán)感器(qì)的數據(jù)，傳(chuán)感(gǎn)器和顯示單元之(zhī)間(jiān)通過(guò)數字ID進行識別(bié)，準(zhǔn)確定位每個(gè)電氣(qì)發熱(rè)點的(dí)溫度。顯(xiǎn)示單(dān)元(yuán)嵌(qiàn)入式(shì)安(ān)裝在高(gāo)壓(yā)櫃麵(miàn)，實時(shí)顯示各(gè)點溫(wēn)度，並(bìng)且(qiě)可以根據用戶設(shè)定(dìng)預警(jǐng)
，報警(jǐng)溫度值，實(shí)現高溫(wēn)預(yù)警
，超溫(wēn)告警
，相間溫(wēn)差報警
，溫度(dù)突(tū)變量告(gào)警(jǐng)等(děng)功(gōng)能，裝(zhuāng)置(zhì)可(kě)存儲(chǔ)120條帶有時標的告警記錄，同時告警時繼電器(qì)出口可以控製聲光(guāng)報警器(qì)，幫(bāng)助(zhù)用(yòng)戶及時發(fā)現(xiàn)故障(zhàng)，盡快分析(xī)查(chá)找(zhǎo)設備故障(zhàng)原因(yīn)，恢(huī)復(fù)正常供(gōng)電。此外(wài)顯示(shì)單元還可(kě)以(yǐ)選擇電參量(liáng)測量功(gōng)能，測量(liáng)數(shù)據包括電壓(yā)
，電(diàn)流(liú)
，有功功率
，無功(gōng)功(gōng)率
，功(gōng)率因(yīn)數
，電(diàn)能等，精度高達(dá)0.5級。顯示單(dān)元所(suǒ)有(yǒu)測量(liáng)數據都可以(yǐ)通過485接(jiē)口及標(biāo)準Modbus-RTU協(xié)議接入(rù)邊緣計(jì)算(suàn)網關，實現網(wǎng)絡組網，將數(shù)據上傳至(zhì)無綫測(cè)溫(wēn)監(jiān)測係統主機(jī)。

　　6
，無綫測溫係統的功(gōng)能(néng)及界麵

　　無(wú)綫測溫係統主(zhǔ)機Acrel-2000T安(ān)裝(zhuāng)於(yú)值班監(jiān)控室(shì)，可以(yǐ)遠程(chéng)監視係統(tǒng)內(nèi)所(suǒ)有開(kāi)關(guān)設備運行溫度(dù)狀(zhuàng)態。係統具有以(yǐ)下功能(néng)：

　　溫(wēn)度(dù)顯示：顯(xiǎn)示(shì)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)內每(měi)個測(cè)溫(wēn)點的(dí)實時(shí)值，也(yě)可實現電腦WEB/手(shǒu)機APP遠程(chéng)查(chá)看數據。

　　溫度曲(qū)綫：查看(kàn)每個(gè)測(cè)溫點的(dí)溫度趨勢(shì)曲(qū)綫(xiàn)。

　　運(yùn)行報表：查詢及(jí)打(dǎ)印各測(cè)溫點(diǎn)時間(jiān)的(dí)溫度數(shù)據。

　　實(shí)時告警：係統能(néng)夠對各(gè)測溫點異常溫度發(fā)出告警(jǐng)。係統(tǒng)具有實時(shí)語音報警功(gōng)能，能夠對所有(yǒu)事(shì)件(jiàn)發出語音告警(jǐng)，告警方(fāng)式(shì)有彈(dàn)窗(chuāng)
，語音告警(jǐng)等，還(huán)可(kě)以短信/APP推送告警(jǐng)消(xiāo)息，及(jí)時提醒值班人員。

　　歷(lì)史(shǐ)事(shì)件查(chá)詢：能(néng)夠溫(wēn)度(dù)越限(xiàn)等事件(jiàn)記(jì)錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對係統(tǒng)事件和(hé)報警進(jìn)行歷史追溯，查(chá)詢統計
，事(shì)故分析等。

　　7
，總結語

　　無源無綫(xiàn)測(cè)溫係統在高(gāo)壓(yā)開關櫃溫度監測的應用(yòng)，解決了長期以來高(gāo)壓開(kāi)關櫃需要人工現(xiàn)場測溫，開關櫃(guì)內(nèi)部溫度無(wú)法測量(liáng)，數(shù)據存儲困難等問(wèn)題，大大減少(shǎo)了設備(bèi)檢修(xiū)預試停電次數和(hé)時(shí)間(jiān)，減(jiǎn)輕(qīng)了(liǎo)日常巡(xún)檢(jiǎn)的(dí)工作(zuò)量(liáng)，提高人(rén)員(yuán)工作(zuò)安全(quán)性。無源無(wú)綫測(cè)溫係統(tǒng)能及時發現各關(guān)鍵點部位的溫度(dù)異常狀況，避免連接部位老化(huà)或(huò)接(jiē)觸電阻過大(dà)而(ér)產(chǎn)生(shēng)過熱(rè)現象，為電(diàn)力(lì)安全(quán)生(shēng)產和供電(diàn)提(tí)供了有力(lì)保(bǎo)證，提高(gāo)了(liǎo)設備的智能性(xìng)。

　　參考文(wén)獻(xiàn)：

　　[1] 曾(zēng)強，無(wú)源(yuán)供電(diàn)無(wú)綫測溫在綫監(jiān)測係統研究應用(yòng)，科技(jì)傳(chuán)播.2015(09)。

　　[2] 劉(liú)濤(tāo)，唐(táng)培林(lín).基於感應(yīng)取電的無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫係(xì)統設(shè)計與應用(yòng)，科(kē)技經濟導(dǎo)刊(kān)，2016(36)。

　　[3] 巍義強，基於物(wù)聯網技術的變電站設備在綫(xiàn)測溫係統探討，電子(zǐ)技術(shù)與軟(ruǎn)件(jiàn)工程(chéng)，2016(12)。