安(ān)科瑞 陳(chén)聰

摘要：電力(lì)傳輸(shū)係統中
，發電廠(chǎng)，變電站的(dí)高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃起著關(guān)鍵性的作(zuò)用(yòng)
，隨著電(diàn)網設備技術(shù)的發(fā)展(zhǎn)
，高壓(yā)開關櫃也得(dé)到廣泛的(dí)使(shǐ)用。溫度是表征開(kāi)關櫃運行正常(cháng)的一個重要參(cān)數(shù)
，在使(shǐ)用(yòng)開關櫃(guì)的(dí)過程中
，普(pǔ)遍存在開(kāi)關櫃內(nèi)部過(guò)熱現(xiàn)象
，並且(qiě)由(yóu)於(yú)高(gāo)壓開關(guān)櫃的(dí)密閉(bì)性
，在(zài)負荷較重的地區(qū)
，引發開關櫃的(dí)溫(wēn)升(shēng)超(chāo)標現(xiàn)象。開(kāi)關櫃(guì)設備長期的(dí)超溫運行
，會降低設備的性(xìng)能(néng)及使(shǐ)用壽命
，引發(fā)設備故障
，影(yǐng)響電網的正常(cháng)運行
，甚至引(yǐn)起電(diàn)氣(qì)火(huǒ)災
，造成(chéng)巨(jù)大(dà)經(jīng)濟(jì)損失。高(gāo)壓開(kāi)關櫃(guì)的溫度在(zài)綫監測係統(tǒng)越(yuè)來越得到用戶的認可和(hé)重視
，目前感應(yīng)取電(diàn)無源(yuán)無綫溫(wēn)度在綫監(jiān)測(cè)係統(tǒng)在高壓(yā)開關(guān)櫃上得到(dào)廣泛(fàn)應用
，無(wú)源無綫測溫(wēn)傳感器安(ān)裝維(wéi)護(hù)方便
，組(zǔ)網(wǎng)簡單
，實時在綫(xiàn)
，可(kě)以代替(tì)傳統的(dí)人(rén)工定期巡(xún)檢的方(fāng)式(shì)
，發現電(diàn)力設備的溫度異常(cháng)
，保證設(shè)備(bèi)安全運(yùn)行。

關鍵(jiàn)詞(cí)：無(wú)源無綫傳感器；高壓櫃(guì)測溫；電(diàn)氣(qì)接(jiē)點(diǎn)測溫；測(cè)溫(wēn)係(xì)統

概(gài)述(shù)：無(wú)源(yuán)無綫測溫係統主要(yào)由設(shè)備(bèi)層的無源(yuán)無(wú)綫溫(wēn)度傳感器(qì)和(hé)溫度(dù)顯示(shì)單元
，通訊層(céng)的邊(biān)緣(yuán)計算網關以(yǐ)及(jí)站(zhàn)控層的無綫測溫係統(tǒng)主(zhǔ)機(jī)組(zǔ)成
，實(shí)現高壓櫃關(guān)鍵電氣部位(wèi)的(dí)溫度(dù)在綫監測。

1，無源(yuán)無(wú)綫傳(chuán)感器(qì)的設計依據

    無源無綫(xiàn)傳感(gǎn)器的取(qǔ)電應(yīng)用法拉第電磁定(dìng)律(lǜ)
，充分利用(yòng)高壓開關(guān)櫃(guì)內三相母(mǔ)綫(xiàn)電流(liú)產生(shēng)的大(dà)量電(diàn)磁能
，根據(jù)電流(liú)互(hù)感器(qì)模(mó)型進行設(shè)計。高(gāo)壓母(mǔ)綫作為取電互感器(qì)的一次(cì)側綫(xiàn)圈(quān)
，取(qǔ)電(diàn)綫(xiàn)圈作(zuò)為取(qǔ)電互(hù)感器(qì)的(dí)二次側(cè)綫圈(quān)
，組(zǔ)成(chéng)取(qǔ)電(diàn)電路(lù)。 取電電路關鍵(jiàn)在於(yú)導(dǎo)磁材料(liào)的選擇
，電(diàn)路選擇(zé)了1J85型坡莫合金帶
，坡莫合金帶是一款高導磁(cí)合(hé)金材料(liào)
， 其特(tè)點(diǎn)是高初(chū)始磁(cí)導(dǎo)率
，高(gāo)磁感
，低(dī)損耗(hào)
，縮(suō)小了磁性元件的(dí)體積(jī)
，此外合(hé)金帶在潮濕的環境中耐腐蝕性強(qiáng)。

2，無源無綫傳(chuán)感器(qì)的硬(yìng)件(jiàn)設(shè)計

    無源無綫傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的硬件(jiàn)電(diàn)路主(zhǔ)要(yào)包括電源模塊
，處理單(dān)元
，射頻模塊
，測(cè)溫模塊。

    電源模塊為(wéi)整個(gè)電路板(bǎn)供電
，由電(diàn)磁綫圈(quān)取電後(hòu)的鉗(qián)位保護電路(lù)
，整流電路
，電(diàn)壓(yā)檢測(cè)
，綫性穩壓器(qì)
，儲能電容(róng)組成。為了縮小(xiǎo)產(chǎn)品的(dí)整個(gè)尺(chǐ)寸
，處(chǔ)理單(dān)元和射頻模(mó)塊采(cǎi)用(yòng)集成MCU單(dān)元和射頻(pín)單元(yuán)的低功(gōng)耗無(wú)綫(xiàn)單片(piàn)機(jī)
，此(cǐ)設(shè)計簡(jiǎn)化(huà)了(liǎo)整(zhěng)個(gè)電(diàn)路(lù)設計復雜性(xìng)
，又(yòu)實現了電路尺寸50%以(yǐ)上的縮減。測溫模(mó)塊采用數字(zì)式溫度傳感器
，傳感(gǎn)器具有低(dī)功耗
，數字通信穩(wěn)定(dìng)的(dí)特(tè)點。

3，無源無綫傳感器的軟件設計

    無源(yuán)無(wú)綫(xiàn)傳(chuán)感器(qì)的軟(ruǎn)件采用(yòng)C語言(yán)進(jìn)行(háng)編(biān)程
，編(biān)程需要(yào)注意規(guī)範
，代(dài)碼簡(jiǎn)潔(jié)易讀
，傳感器(qì)為(wéi)低(dī)功(gōng)耗設計
，需要控(kòng)製好(hǎo)整(zhěng)個電路係(xì)統的功耗(hào)
，及時對(duì)單片機(jī)和(hé)外設進(jìn)行休眠或(huò)電源關斷(duàn)
，使(shǐ)得(dé)係(xì)統空(kōng)閒時電流(liú)消(xiāo)耗不超(chāo)過2uA。

    為了保障(zhàng)傳(chuán)感器係統(tǒng)的可靠(kào)運(yùn)行
，需要(yào)正確配(pèi)置(zhì)單(dān)片(piàn)機的(dí)看(kàn)門狗(gǒu)
，保(bǎo)證(zhèng)不會出(chū)現傳感(gǎn)器死機的情況。此外(wài)還(huán)要防止(zhǐ)傳(chuán)感(gǎn)器通信碰撞
，提高通(tōng)信抗幹(gān)擾性能
，采用(yòng)隨(suí)機(jī)延時(shí)的算法(fǎ)進行溫度上報(bào)
，並對通(tōng)信數據進(jìn)行CRC校(xiào)驗
，濾(lǜ)除(chú)異常(cháng)數據。

4，無源(yuán)無(wú)綫(xiàn)傳感(gǎn)器的主要性能與(yǔ)安裝(zhuāng)

    按照以(yǐ)上的原(yuán)理(lǐ)和方法設計(jì)出的(dí)無(wú)源無綫測溫傳感(gǎn)器(qì)ATE400
，可在(zài)一(yī)次(cì)回路(lù)電流在(zài)5~5000A範圍內取(qǔ)電工(gōng)作
，每(měi)15秒(miǎo)進行(háng)一(yī)次測量(liáng)發(fā)熱(rè)點(diǎn)溫(wēn)度(dù)並無綫(xiàn)上傳(chuán)至(zhì)櫃麵安裝的(dí)顯(xiǎn)示單(dān)元(yuán)。傳(chuán)感器(qì)溫度(dù)測量範圍為-50℃~+125℃
，精度高(gāo)達±1℃
，測溫分(fēn)辨率(shuài)0.1℃
，體(tǐ)積小(xiǎo)巧
，安(ān)裝方便
，抗幹擾(rǎo)性(xìng)能(néng)強(qiáng)
，廣泛應(yīng)用(yòng)於(yú)高壓(yā)櫃電氣接(jiē)頭(tóu)測溫。

圖1 高(gāo)壓(yā)櫃靜(jìng)觸頭(tóu)溫(wēn)度監測

圖2 高(gāo)壓櫃電纜(lǎn)頭溫度(dù)監測(cè)

5，無綫測(cè)溫(wēn)接(jiē)收(shōu)裝(zhuāng)置主(zhǔ)要功(gōng)能

 無(wú)源無綫(xiàn)傳感(gǎn)器通(tōng)過(guò)無綫射頻方(fāng)式將(jiāng)采(cǎi)集到的電氣(qì)溫(wēn)度(dù)傳輸至(zhì)無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)接收顯示單(dān)元ARTM-Pn。顯(xiǎn)示單(dān)元(yuán)可無(wú)接收多達(dá)60個ATE400傳感(gǎn)器的數(shù)據
，傳感(gǎn)器(qì)和(hé)顯(xiǎn)示(shì)單元之(zhī)間(jiān)通過數(shù)字ID進行(háng)識別(bié)
，準(zhǔn)確(què)定位每(měi)個電(diàn)氣發熱點(diǎn)的(dí)溫度。顯示單元(yuán)嵌入(rù)式(shì)安裝(zhuāng)在(zài)高(gāo)壓櫃(guì)麵
，實(shí)時顯示(shì)各(gè)點溫度
，並且可(kě)以(yǐ)根據(jù)用(yòng)戶設(shè)定預警，報警溫(wēn)度(dù)值
，實(shí)現高溫預警(jǐng)，超溫(wēn)告(gào)警(jǐng)，相(xiāng)間溫差報警(jǐng)，溫度突變量(liáng)告(gào)警(jǐng)等功能
，裝(zhuāng)置(zhì)可存(cún)儲120條帶有(yǒu)時標(biāo)的(dí)告(gào)警記錄
，同(tóng)時告警(jǐng)時(shí)繼電器出(chū)口可以控(kòng)製聲(shēng)光(guāng)報警(jǐng)器(qì)
，幫助用戶及時(shí)發現故障(zhàng)
，盡快(kuài)分(fēn)析(xī)查找設備故(gù)障原因
，恢復正(zhèng)常(cháng)供(gōng)電。此(cǐ)外(wài)顯(xiǎn)示單(dān)元還可以選(xuǎn)擇電參量(liáng)測(cè)量功能
，測量(liáng)數據包括電壓，電(diàn)流(liú)，有(yǒu)功(gōng)功率(shuài)，無功功率，功率(shuài)因數(shù)，電能(néng)等(děng)
，精(jīng)度高達0.5級。顯示單元所(suǒ)有(yǒu)測量(liáng)數(shù)據(jù)都可以通(tōng)過485接(jiē)口及標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協議接(jiē)入(rù)邊緣(yuán)計算網關(guān)
，實(shí)現網(wǎng)絡組(zǔ)網
，將數據上傳至無(wú)綫測溫(wēn)監(jiān)測係統主機(jī)。

6，無(wú)綫(xiàn)測溫係統的功能及界麵

無綫測(cè)溫係統(tǒng)主(zhǔ)機Acrel-2000T安裝(zhuāng)於值(zhí)班監控室
，可以(yǐ)遠程監視係(xì)統內所有(yǒu)開(kāi)關(guān)設備(bèi)運(yùn)行(háng)溫(wēn)度狀態。係(xì)統(tǒng)具有(yǒu)以(yǐ)下功(gōng)能(néng)：

溫度顯示：顯(xiǎn)示配電(diàn)係(xì)統(tǒng)內(nèi)每(měi)個測溫(wēn)點的(dí)實時(shí)值(zhí)
，也(yě)可(kě)實現電(diàn)腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程(chéng)查看(kàn)數(shù)據。

溫(wēn)度曲綫：查看(kàn)每(měi)個測溫(wēn)點的溫(wēn)度趨勢(shì)曲綫。

運行報表：查詢及打印(yìn)各測(cè)溫點相應時間(jiān)的溫(wēn)度(dù)數據。

實(shí)時告(gào)警：係(xì)統(tǒng)能夠對(duì)各測(cè)溫點異常溫度發出告警。係統(tǒng)具有(yǒu)實時語音(yīn)報警功(gōng)能
，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音(yīn)告警(jǐng)
，告警方式有彈窗(chuāng)，語(yǔ)音告(gào)警等
，還(huán)可以(yǐ)短(duǎn)信/APP推(tuī)送(sòng)告警(jǐng)消息
，及時(shí)提(tí)醒值(zhí)班人(rén)員。

歷(lì)史(shǐ)事(shì)件(jiàn)查詢：能(néng)夠(gòu)溫度越限(xiàn)等(děng)事件記錄(lù)進行存(cún)儲和管理(lǐ)
，方便(biàn)用戶對係統事(shì)件和報警(jǐng)進行歷史追溯(sù)
，查(chá)詢統計，事故分(fēn)析等。

7，總(zǒng)結語

    無源無綫測溫(wēn)係(xì)統(tǒng)在高(gāo)壓(yā)開關(guān)櫃溫度(dù)監測(cè)的應用(yòng)
，解(jiě)決了(liǎo)長(cháng)期(qī)以來(lái)高壓開(kāi)關櫃需(xū)要(yào)人(rén)工現場測(cè)溫
，開(kāi)關櫃內部溫(wēn)度(dù)無(wú)法測(cè)量
，數據(jù)存儲(chǔ)困難等問題(tí)
，大大減少(shǎo)了設(shè)備檢(jiǎn)修(xiū)預試(shì)停電次(cì)數和(hé)時(shí)間
，減(jiǎn)輕了日常巡檢的工(gōng)作(zuò)量
，提(tí)高(gāo)人(rén)員工作安(ān)全性。無(wú)源(yuán)無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫係統能(néng)及時發現各關(guān)鍵點(diǎn)部位(wèi)的(dí)溫(wēn)度異常狀(zhuàng)況
，避(bì)免(miǎn)連接部位(wèi)老化或接觸電(diàn)阻過大(dà)而(ér)產生(shēng)過熱(rè)現象
，為(wéi)電(diàn)力安(ān)全(quán)生(shēng)產(chǎn)和(hé)供電(diàn)提供(gōng)了有(yǒu)力(lì)保證(zhèng)
，提高了設備的(dí)智能性(xìng)。

參考(kǎo)文(wén)獻：

[1] 曾強
，無源(yuán)供(gōng)電(diàn)無綫(xiàn)測溫在綫(xiàn)監(jiān)測(cè)係統(tǒng)研究(jiū)應用
，科技傳播(bō).2015(09)。

[2] 劉濤
，唐培(péi)林(lín).基於(yú)感(gǎn)應(yīng)取電(diàn)的無綫測溫(wēn)係(xì)統設計(jì)與應(yīng)用
，科(kē)技(jì)經濟導刊
，2016(36)。

[3] 巍(wēi)義(yì)強
，基於物聯網(wǎng)技術的變電(diàn)站設備在(zài)綫(xiàn)測溫係(xì)統(tǒng)探討
，電子(zǐ)技(jì)術與(yǔ)軟件工程
，2016(12)。