物联网技术变电站设备在线测温系统探究

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1、物联网技术变电站设备在线测温系统探究摘要：在物联网和智能电网的双重背景下，随着现代电力工业的迅猛发展，设备故障率逐渐增加，排除故障的时间越来越长，变电站设备每年因火灾造成的损失越来越大，温度监测显得越来越重要，通过对几种温度监测方法的分析和比较，提出了一种基于物联网技术的变电站设备的在线监测系统即无线温度传感系统，给出了系统的研究方案和最终实现的效果。关键词：物联网技术；变电站在线监测；无线温度传感系统中图分类号：TM76文献标识码：A1概述对于变电站来说，刀闸触点、电缆接头、铜排连接点、开关触点、电抗器、电容器、消弧线圈、以及高压开关柜内的设备和线缆等处均可能会因为过载、散热不良或紧固松

2、动等原因导致发热。据统计，近20年来我国各类输、变电站发生火灾共计140多次，曾有24个电厂发生过2次及以上的电缆火灾事故，造成的直接和间接经济损失达50多亿元人民币［2］。根据国家电力安全事故通报的统计，仅仅计算每年发生在变电站的电力事故，就有40%是由于高压电气设备过热而导致的。考虑到电力设备发生故障时从异常发热到事故发生需要经过一段时间，如果能够及早发现异常并釆取相应措施，完全可以减少或杜绝此类电力事故的发生。因此对运行中的电力设备，尤其是高压电力设备进行温度在线监测势在必行，刻不容缓［。变电站电气设备温度的在线监测问题己经成为电力系统安全运行所急需解决的实际问题。2系统组成温度在线

3、监测系统组成原理如图1所示，主要由管理中心（控制主机）、数据传输基站和无线温度传感器等组成。管理中心：管理中心由一台基于WindowsOS的控制主机及组态化监控软件组成。控制主机是一个集成了各种通讯协议并具有完善软件功能的管理平台，具备图形化人机交互界面及完备稳定的数据库，主要用来接收测温工作站发出的温度异常报警，以及处理、查询、统计、分析本系统温度测量的全部数据。该管理平台可以完成一个220kV级变电站全部电缆、母排接头、重要设备的温度管理，也可以嵌入其他管理与控制功能，实现在单一平台上运行多个管理任务，有效的实现多信息融合和集成，降低用户的总拥有成本。数据传输基站：由MCU、RS-48

4、5接口、2.45GHz数字RF收发器、宽输入DC/DC直流稳压电源、IP68ASA外壳、高增益定向天线和全向天线等组成。数据传输基站通常采用RS-485总线与主机进行通讯，自动接收无线温度传感器发送的温度数据，并在收到测温工作站的读取命令后把收到的温度数据上传测温工作站。无线传输距离理论上可以为几百米，但受现场环境的限制，实际只有几十米，每个数据传输基站只管理一组无线温度传感器，这些传感器的ID号需要事先配置保存到终端的flash存储器中。无线温度传感器：由微功耗MCU、数字温度传感器、2.45GHz数字RF收发器、高温锂亚电池、IP68不锈钢外壳和天线等组成。在每一个温度监测目标的节点上

5、安装一个无线温度传感器，该传感器每隔设定时间自动测量所在位置的温度，并将测得的温度数据用无线信号发送输出。每个无线温度传感器具有唯一的32bits编号（ID号），实际使用时需要分配、记录每个传感器的安装地点，并与编号一起存入测温工作站的配置文件中。3变电站温度监测配置方案3.1无线温度传感器的布设高压电网中众多电气设备本身和设备之间的连接点是电力输送最薄弱环节。随着负荷的增大，这些薄弱环节会出现发热现象，并形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化，电阻增大、再度升温直至酿成事故。根据运行经验，需要监测的高压电器设备易发热部位如下：高压（220kV、llOkV、35kV.10kV）变压器的输入输

6、出连接点和箱体表面；高压母线、母排接头，穿墙套管，铜铝过渡处；高压开关柜的动静触头及柜内断路器等各种接点；地下电缆及电缆夹层通道。经初步统计，一个高压开关柜内的测温点为10〜20个,一个中等规模的110kV变电站的测温点为300〜500个。考虑到测温点数量多，一次投资较大的问题，在项目具体实施时，应采用”一次规划，分布实施”的方法逐步把所有发热点都安装上无线温度传感器。SG-WT100无线温度传感器采用了先进的一体化、微型化、等电位封装技术[5],可将无线温度传感器直接安装在可能的发热处，例如：电缆接头（穿墙套管进出线、电流互感器进出线、开关进出线、电压互感器进线、闸刀进出线、开关柜出线、

7、变压器进出线、消弧线圈进出线、电抗器进线等电缆接头）、闸刀触点、开关触点、铜排连接点、电抗器、消弧线圈、接地变、电容器外壳、动力电缆等，实现温度、温升和相间温差的高可靠实时在线监测。3.2数据传输基站的布设在实际中根据无线通讯环境和传感器分布来确定数据传输基站的安装数量和位置，并适当增设基站以提高信号的覆盖密度，确保系统有足够的冗余度。数据传输基站安装在远离带电设备、导线的墙体、杆塔，同时要选择基站覆盖范围广、电磁波视线