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高壓無(wú)源無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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概述電力設(shè)備安全可靠性是超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)電力設(shè)備進(jìn)行安全運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)監(jiān)控成為必要

詳細(xì)介紹

概述

電力設(shè)備安全可靠性是超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)電力設(shè)備進(jìn)行安全運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)監(jiān)控成為必要。長(zhǎng)期電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，電網(wǎng)電氣設(shè)備故障大多是由于大電流運(yùn)行、設(shè)備老化、絕緣水平下降等原因?qū)е略O(shè)備在高溫條件下運(yùn)行，進(jìn)而引發(fā)燃燒，爆炸等嚴(yán)重后果所造成。

在電力系統(tǒng)中，高壓電氣設(shè)備的溫度變化是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它關(guān)系到電力設(shè)備能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。在高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，電氣設(shè)備接點(diǎn)由于設(shè)備制造、觸點(diǎn)氧化、電弧沖擊等原因，會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)的接觸電阻增大，使溫度上升。當(dāng)溫度上升到一定程度后，設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的短路，甚至造成設(shè)備的損毀，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。對(duì)電氣設(shè)備的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以幫助值班人員盡早發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

一次開關(guān)柜設(shè)備是為了保障操作人員以及配電系統(tǒng)的安全而設(shè)計(jì)的，當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部元器件老化/劣化時(shí)，流過的負(fù)載電流會(huì)造成局部過熱，并最終形成電弧事故。電弧爆炸的威力十分巨大，往往造成人員和生產(chǎn)巨大的損失。

通過監(jiān)測(cè)開關(guān)柜設(shè)備中發(fā)熱接頭的運(yùn)行情況，可有效防止開關(guān)設(shè)備因發(fā)熱而引發(fā)事故；但由于柜內(nèi)具有裸露高壓帶電體，且空間狹小，無(wú)法進(jìn)行人工巡查測(cè)溫，通常的溫度測(cè)量方法不能使用。安裝HFP30系列無(wú)源無(wú)線數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)為，不但為今后開關(guān)設(shè)備穩(wěn)定可靠的運(yùn)行提供了保障，也方便了設(shè)備安全管理，同時(shí)提高了電網(wǎng)運(yùn)行管理效率。

HFP30系列高壓無(wú)源無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用目標(biāo)：

無(wú)源	測(cè)溫傳感器免電池, 無(wú)需CT取電；測(cè)溫傳感器工作電能取自高壓電場(chǎng)。
無(wú)線	測(cè)溫傳感器與數(shù)據(jù)收集器間的通信, 采用無(wú)線射頻通信技術(shù)；無(wú)線通信距離在無(wú)遮擋時(shí)可達(dá)到200米。
數(shù)字	測(cè)溫傳感器內(nèi)置微型集成電路IC，傳感器帶獨(dú)立ID地址，溫度數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸由數(shù)字化無(wú)線通信協(xié)議模式實(shí)現(xiàn)。
測(cè)溫	應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜（RMU）電纜頭測(cè)溫、空氣斷路器開關(guān)觸頭測(cè)溫、高壓母排測(cè)溫、隔離開關(guān)銅排測(cè)溫、刀閘測(cè)溫、電容器接頭測(cè)溫、變壓器接頭測(cè)溫、高壓輸電線路測(cè)溫、高壓電抗器測(cè)溫。

常見測(cè)溫方案比較

測(cè)溫方法	無(wú)源無(wú)線測(cè)溫	聲表面波測(cè)溫	RFID測(cè)溫	CT取能測(cè)溫	電池?zé)o線測(cè)溫	紅外測(cè)溫
供電及傳輸方式	高壓感應(yīng)取電無(wú)線傳輸	射頻感應(yīng)取電無(wú)線傳輸	射頻感應(yīng)取電無(wú)線傳輸	CT感應(yīng)取電無(wú)線傳輸	電池供電無(wú)線傳輸	無(wú)需供電
感溫方式	直接接觸	直接接觸	直接接觸	直接接觸	直接接觸	非接觸式
適用范圍	斷路器、母線電纜接點(diǎn)、母排、架空輸電線路等	斷路器、母線電纜接點(diǎn)等	斷路器、母線電纜接點(diǎn)等	斷路器、母線電纜接點(diǎn)等	斷路器、母線電纜接點(diǎn)等	易熱點(diǎn)測(cè)溫
施工	簡(jiǎn)單方便	簡(jiǎn)單方便	簡(jiǎn)單方便	需按測(cè)點(diǎn)尺寸選配不同型號(hào)	簡(jiǎn)單方便	人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量
優(yōu)缺點(diǎn)	穩(wěn)定性好；只要線路帶電設(shè)備即可正常工作；溫度測(cè)量準(zhǔn)確；無(wú)電池，免維護(hù)；	穩(wěn)定性差；易受電磁干擾，無(wú)線傳輸距離短，運(yùn)行中掉線；測(cè)量精度差，容易發(fā)生溫度跳變，導(dǎo)致誤報(bào)；無(wú)法校準(zhǔn)標(biāo)定	穩(wěn)定性一般；體積小；穩(wěn)定性一般；由于RFID電子標(biāo)簽具有反向反射性特點(diǎn)，使得在金屬物體表面應(yīng)用比較困難；	受測(cè)溫點(diǎn)負(fù)荷波動(dòng)，空間體積限制，取能穩(wěn)定性差，故障率很高；在測(cè)溫點(diǎn)負(fù)荷電流較小情況下無(wú)法正常測(cè)量溫度；	電池在高溫環(huán)境中可靠性存在問題，易損壞；定期更換電池，增加成本；	體積大，成本高，精度差；無(wú)法實(shí)時(shí)在線測(cè)量；無(wú)法繞射透過遮擋物，需對(duì)準(zhǔn)被測(cè)點(diǎn)，在很多位置受限；

工作原理

本系統(tǒng)基于高壓電場(chǎng)感應(yīng)取電。這種取電方法不同于電流感應(yīng)CT取電法。電流感應(yīng)CT取電線路上必須要有電流，如果線路上無(wú)電流或電流較小，則無(wú)法取電，設(shè)備無(wú)法工作。高壓電場(chǎng)感應(yīng)取電不需要電流，只要有高壓電壓就行。其工作原理如圖3-1所示。

圖3-1 電場(chǎng)空間取電原理圖

武漢朗開智能科技有限公司根據(jù)高壓電場(chǎng)感應(yīng)取電原理自主研發(fā)出高壓無(wú)源無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

高壓無(wú)源無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由無(wú)源無(wú)線溫度傳感器（測(cè)溫探頭）、無(wú)線集中器（無(wú)線數(shù)據(jù)接收器）組成，可應(yīng)用于各種高電壓配電設(shè)備的溫度在線監(jiān)測(cè)，如移開式戶內(nèi)開關(guān)設(shè)備的母排測(cè)溫，環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭處絕緣塞測(cè)溫，也可應(yīng)用于高壓輸電線路、高壓隔離開關(guān)觸頭、變壓器出線等高壓電器的溫度在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)特點(diǎn)

l HFP30高壓無(wú)源無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于高壓感應(yīng)取能技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)溫及無(wú)線數(shù)字化通信方式；

l 具備ID標(biāo)識(shí)碼, 無(wú)線通信距離遠(yuǎn)。

l 無(wú)源測(cè)溫傳感器免電池、免CT、數(shù)字測(cè)量、數(shù)字傳輸；排除了電池隱患，抗干擾性好，高效、穩(wěn)定；

l 無(wú)源測(cè)溫傳感器免維護(hù)，可直接與現(xiàn)在產(chǎn)品進(jìn)行一體集成或封灌成一體；

l 無(wú)源測(cè)溫傳感器采用無(wú)線通信方式，高壓隔離, 安全可靠；方便施工和維護(hù)。

全絕緣式電纜附件（絕緣塞）測(cè)溫系統(tǒng)

參考標(biāo)準(zhǔn)

l 《GB/T11022-2011 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》第4.5.2節(jié)對(duì)溫升有具體要求。

l 《Q/CSG XXXXX.X-2013 高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)規(guī)范》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

可應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜、箱式變、電纜分支箱等各種高壓電氣設(shè)備電纜頭的溫度監(jiān)測(cè)。

應(yīng)用場(chǎng)景

　　技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

目前市面上已有的電纜頭無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)大多采用獨(dú)立的測(cè)溫傳感器，傳感器采用捆扎的方式安裝在電纜頭的外表面層上。此類無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)存在以下問題。

1，采取捆扎式安裝的傳感器，在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)造成傳感器不牢固，甚至?xí)臏y(cè)溫設(shè)備上脫落，造成安全事故。

2，測(cè)溫傳感器僅與電纜頭外表接觸，測(cè)得的溫度與電纜頭的實(shí)際溫度有較大的偏差。

3，傳統(tǒng)傳感器采用電池供電，電池存在使用壽命的問題要定期更換，甚至有安全隱患（高溫時(shí)爆炸）的可能。

武漢朗開智能科技有限公司研發(fā)的無(wú)線測(cè)溫解決方案，采用高壓感應(yīng)取電技術(shù)以及低功耗數(shù)字化無(wú)線技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)出免電池、免維護(hù)、體積足夠小的測(cè)溫模塊。此測(cè)溫模塊澆注至絕緣塞中，和原始絕緣塞外觀尺寸無(wú)任何變化。

電纜附件在安裝完成后，絕緣塞是與電纜接頭緊密接觸的，所以將測(cè)溫傳感器內(nèi)置于絕緣塞中，測(cè)量的溫度是電纜接頭的實(shí)際溫度。

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

HFP30溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度采集器及通信管理機(jī)組成。溫度傳感器從電纜接頭處測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行溫度信息的采集，并將采集到的溫度信息進(jìn)行數(shù)字處理后，通過數(shù)字無(wú)線鏈路主動(dòng)發(fā)送給溫度采集器。溫度采集器將接收到各測(cè)溫點(diǎn)的溫度信息上報(bào)給通信管理機(jī)，由經(jīng)通信管理機(jī)通過以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，并繪圖等處理。

產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

溫度傳感器參數(shù)
溫度測(cè)量范圍	-30℃～135℃
溫度測(cè)量精度	±(標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)×1% + 1℃)
分辨率	0．1℃
傳感器尺寸	內(nèi)置于絕緣塞內(nèi)
取電方式	感應(yīng)取電，無(wú)需電池，CT
測(cè)量周期	上電初始小于20分鐘，測(cè)量周期小于3分鐘
射頻標(biāo)準(zhǔn)	2.4GHz

溫度采集器參數(shù)
可管理溫度傳感器數(shù)量	最多12只，默認(rèn)3只
顯示	TFT LCD，帶背光
通信接口	ModbusRTU從機(jī)，波特率可配置
工作電源	AC 220V ±20%或CT取能裝置供電
功耗	小于5W
工作環(huán)境	溫度：-25℃～55℃ 濕度：5%～95%無(wú)凝露
存儲(chǔ)溫度	-40℃～80℃

安裝位置及配置

安裝部位：環(huán)網(wǎng)開關(guān)的3相電纜頭為發(fā)熱敏感位置,建議加裝無(wú)源測(cè)溫傳感器。

安裝方法：使用帶測(cè)溫功能的電纜附件（測(cè)溫傳感器已經(jīng)澆注在絕緣塞內(nèi)），正常安裝方式。

數(shù)量配置：單只溫度采集器，可配置為接收3～6個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

開關(guān)柜斷路器觸頭或母排測(cè)溫系統(tǒng)

安裝位置及配置

? 測(cè)溫節(jié)點(diǎn)：

n 高壓開關(guān)柜斷路器上、下觸頭

n 高壓刀閘開關(guān)觸點(diǎn)

n 高壓電纜接頭

n 母排連接點(diǎn)

n 高壓設(shè)備存在接觸電阻的連接點(diǎn)

? 測(cè)量節(jié)點(diǎn)示意

? 測(cè)溫點(diǎn)圖例展示

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)同絕緣塞

高壓輸電線測(cè)溫系統(tǒng)

傳感器技術(shù)參數(shù)

溫度傳感器參數(shù)
適應(yīng)電壓等級(jí)	35kV及以上
溫度測(cè)量范圍	-30℃～120℃
溫度測(cè)量精度	±(標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)×1% + 1℃)
分辨率	0．1℃
取電方式	電壓感應(yīng)取電，無(wú)需電池
測(cè)量周期	上電初始小于20分鐘，測(cè)量周期小于3分鐘
射頻標(biāo)準(zhǔn)	2.4GHz
傳輸距離	150米

接收與轉(zhuǎn)發(fā)裝置技術(shù)參數(shù)

接收與轉(zhuǎn)發(fā)裝置參數(shù)
可管理溫度傳感器數(shù)量	最多60只
通信方式	GPRS
工作電源	CT取電裝置供電
功耗	小于3W
工作環(huán)境	溫度：-25℃～85℃ 濕度：5%～95%無(wú)凝露
存儲(chǔ)溫度	-40℃～80℃