摘要：文章簡要介紹了某風(fēng)力發(fā)電場無線測溫系統(tǒng)的方案和配置，并結(jié)合工程實際對其他測溫技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹，供工程中參考選擇。
關(guān)鍵詞：高壓配電裝置；無線測溫；實時監(jiān)測
電力系統(tǒng)要保證運行，不僅電氣設(shè)備操作要求準(zhǔn)確無誤，而且電氣設(shè)備運行也在正常參數(shù)范圍內(nèi)，其中溫度也是電氣設(shè)備運行正常的一個重要參數(shù)。高壓配電裝置的開斷接觸點、母線連接點等部位，由于設(shè)備制造、環(huán)境污染、觸點氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻變大，在運行時不斷發(fā)熱，溫度不斷上升，給設(shè)備運行埋下了隱患，如果不及時發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致起火或爆炸，造成運行事故。國內(nèi)外很早就利用測溫技術(shù)，對高壓配電裝置設(shè)備的運行溫度進(jìn)行監(jiān)測，保證高壓配電裝置設(shè)備運行。
1、無線測溫技術(shù)方案的提出
HTL風(fēng)電場位于錫林浩特灰騰梁地區(qū)，裝機容量200MW，220kV升壓站安裝2臺主變壓器，以1回220kV出線接人系統(tǒng)。全站設(shè)備的控制采用計算機監(jiān)控，運行管理實現(xiàn)少人值班操作。
HTL風(fēng)電場地處偏僻，天氣情況變化大，運行要求220kV高壓配電裝置運行溫度實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。結(jié)合工程需要和對比目前測溫系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)，設(shè)計中使用了無線測溫系統(tǒng)，對HTL風(fēng)電場220kV高壓配電裝置的運行溫度進(jìn)行實時監(jiān)測報警。HTL風(fēng)電場有4個220kV高壓配電間隔。分別為#1主變、#2主變、220kV出線和220kV電壓互感器間隔。每個間隔刀閘口、隔離開關(guān)、斷路器接觸點和母線連接點處均為測溫點，在各測溫點上設(shè)置無線智能溫度傳感器，通過無線通訊方式將測溫點的運行溫度數(shù)據(jù)上傳監(jiān)測系統(tǒng)后臺機。
2、無線測溫系統(tǒng)的方案配置
2.1系統(tǒng)組成
無線測溫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、通訊層和計算機管理層構(gòu)成，層與層相對獨立。數(shù)據(jù)采集層設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)通過無線方式與通訊層設(shè)備通訊。通訊層通過以太網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C管理層，實現(xiàn)站級協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測功能，同時實現(xiàn)與遠(yuǎn)方調(diào)度的通信。數(shù)據(jù)采集層由無線測溫模塊組成，無線測溫模塊分散布置，就地安裝在高壓配電裝置的開斷接觸點或連接點上。
通訊層由無線通訊模塊和通訊管理機組成，無線通訊模塊按區(qū)域布置，接收本區(qū)域內(nèi)的無線測溫模塊信號，通過485總線接入通訊管理機。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，通過以太網(wǎng)接收上傳數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計、處理、存儲。
無線測溫系統(tǒng)組成示意圖
2．2系統(tǒng)特點
無線測溫系統(tǒng)具有高可靠性、易擴展性、免維護性的特點，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能上都有體現(xiàn)。
2．2．1可靠性
無線測溫系統(tǒng)的三層式結(jié)構(gòu)，各層相互獨立又協(xié)調(diào)組成整體，任一部分設(shè)備有故障時，只影響局部，提高了系統(tǒng)可靠性。單元裝置采用ALLINONE設(shè)計原則，并采取隔離、軟硬件濾波、看門狗電路、抗干擾編碼、智能診斷、各種開放、抗震動、抗干擾的新型結(jié)構(gòu)設(shè)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(tǒng)的可靠。
2．2．2易擴展性
無線測溫系統(tǒng)采用無線、485總線、以太網(wǎng)相結(jié)合的通訊方式，使系統(tǒng)很容易擴展和與其它網(wǎng)絡(luò)互連；在擴展測點時不受布線的限制，可以方便的把模塊化設(shè)計的單元裝置配置在系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)一次系統(tǒng)的變化，任意增、減或改變系統(tǒng)中的單元裝置達(dá)到改造和擴建的目的。系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議接口，使得現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)可與局域網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，實現(xiàn)信息的共享。
2．2．3免維護性
無線測溫系統(tǒng)在運行時能進(jìn)行在線自檢，溫度傳感器在每次測量時會進(jìn)行自校準(zhǔn)。整個測溫網(wǎng)絡(luò)，采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)非常有用和可靠，在系統(tǒng)正常運行時無需人工維護。
3．3系統(tǒng)設(shè)備功能
溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集變換器、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備具有自檢功能，設(shè)備可靠抗干擾能力強。設(shè)備的檢查、維修工作簡潔方便，保證系統(tǒng)正常有用的工作。
3．3．1無線測溫模塊
無線測溫模塊內(nèi)置Pt電阻溫度傳感器，安裝到每個220kV間隔內(nèi)刀閘口、連接點和母線連接點的表面，直接測量測溫點的溫度。無線測溫模塊測溫準(zhǔn)確、可靠，溫度測量范圍達(dá)到0～200℃；溫度數(shù)據(jù)精度高，分辨率達(dá)到1℃。通過無線通訊技術(shù)將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線通訊模塊，無線傳播距離50m，不受其他因素影響，保證了高壓設(shè)備的安全運行。
3．3．2無線通訊模塊和通信管理機
無線通訊模塊采用無線通訊技術(shù)，接收測溫模塊的無線信號，每個22OkV配電間隔安裝一個無線通訊模塊，與設(shè)在本間隔內(nèi)的多個測溫模塊進(jìn)行通訊。無線通訊模塊配有標(biāo)準(zhǔn)的485總線接口，接入通信管理機，通信管理機通過以太網(wǎng)將溫度數(shù)據(jù)上傳。標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口協(xié)議保證了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確可靠。
3．3．3計算機后臺監(jiān)測系統(tǒng)
計算機和監(jiān)測管理軟件構(gòu)成了計算機后臺監(jiān)測系統(tǒng)，布置在風(fēng)電場控制室操作臺上，后臺系統(tǒng)容量可達(dá)128個變電站，每個變電站512個測溫點。
計算機提供了運行管理操作的平臺，軟件對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析、統(tǒng)計、記錄和報警，所有的信息都被記錄數(shù)據(jù)庫中，以備查閱。
計算機后臺監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有在線采集、監(jiān)測、分析現(xiàn)場溫度的功能，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的溫度場分析、溫升趨勢分析和統(tǒng)計；具有對歷史資料的分析和統(tǒng)計功能，能保存所有測點溫度的數(shù)據(jù)和變化情況，可以選擇不同的測點、不同的時間段的數(shù)據(jù)，綜合分析電氣設(shè)備的運行情況。
計算機后臺監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)。只有在管理員權(quán)限內(nèi)才允許對系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
3、電力系統(tǒng)設(shè)備的其它測溫方法及特點
電力系統(tǒng)測溫技術(shù)的使用已經(jīng)很普遍，國內(nèi)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(tǒng)
光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)是由光纖溫度傳感器、傳輸光纜、溫度監(jiān)測儀和計算機管理系統(tǒng)組成。在高壓配電裝置測溫點上安裝光纖傳感器，光纖傳感器將被測量溫度轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖將信號傳送到溫度監(jiān)測儀，溫度監(jiān)測儀將光波信號解調(diào)成溫度信號，通過以太網(wǎng)口向計算機管理系統(tǒng)傳送，由計算機管理系統(tǒng)實施數(shù)據(jù)處理、故障診斷、報警及控制。
光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)溫度信號以光纖為媒介傳輸光信號，不受電場和磁場的干擾，溫度測量挺準(zhǔn)；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(shè)備的絕緣等級和運行}系統(tǒng)容易擴展，使用方便；測量范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)多適用于戶外高壓設(shè)備。
3．2紅外測溫系統(tǒng)
紅外測溫系統(tǒng)由紅外溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機后臺管理系統(tǒng)組成。
在高壓配電裝置測溫點附近安裝紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器接收被測量設(shè)備的熱紅外信號，轉(zhuǎn)換成溫度信號通訊上傳數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)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(tǒng)，由計算機后臺管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、統(tǒng)計、分析和保存。
紅外測溫系統(tǒng)對電氣設(shè)備的溫度采用非接觸式測量，不需要考慮絕緣問題；可實現(xiàn)在線監(jiān)測。紅外測溫系統(tǒng)多適用于戶內(nèi)高壓開關(guān)柜設(shè)備。
4、安科瑞無線測溫產(chǎn)品介紹
a.電池供電型無線溫度傳感器
安裝于發(fā)熱部位，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/span>
目前無線溫度傳感器有三款：
b.CT感應(yīng)取電無線溫度傳感器
安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/span>
目前無線溫度傳感器有兩款：
安科瑞無線測溫就地顯示配置：
ASD300/320智能操控裝置可連接12路無線溫度傳感器，ARTM-Pn無線測溫裝置可以連接18路無線溫度傳感器，無源（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）和ATE200（表帶式，主要用于斷路器觸頭等接點捆綁安裝，因安裝較ATE100更方便，電纜/銅排等搭接點也常選用）。
無線測溫帶操顯功能（就地顯示）
Acrel-2000T/B無線測溫壁掛式監(jiān)控設(shè)備，內(nèi)存4G,硬盤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。就地實時顯示溫度分布以及報警等詳細(xì)參數(shù)。
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無線測溫采集設(shè)備配置方案
5、結(jié)論
電力設(shè)備測溫越來越得到認(rèn)可和重視，溫度指標(biāo)也成為電力系統(tǒng)遙測的一個重要數(shù)據(jù)，各種測溫技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)大力推廣應(yīng)用。工程設(shè)計中應(yīng)結(jié)合工程實際采用適合的測溫方案，準(zhǔn)確的記錄電氣設(shè)備的運行狀況，保證電力系統(tǒng)的運行，增快社會經(jīng)濟的發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
[1]王樂天，無線測溫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電場工程中的應(yīng)用。
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版。
