1 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。*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。
在現(xiàn)有電力系統(tǒng)狀態(tài)下，為了實(shí)現(xiàn)大負(fù)荷輸電，適當(dāng)提高導(dǎo)線允許溫度成為增加線路傳輸容量的一個(gè)現(xiàn)實(shí)途徑。高壓輸電線路采用的是裸導(dǎo)線，研究證明高壓輸電線路故障與連接處的發(fā)熱升溫緊密相關(guān)，因此監(jiān)測(cè)線路溫度是電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的保障手段之一。
本系統(tǒng)專門針對(duì)高壓電氣設(shè)備及輸電線路溫度在線監(jiān)測(cè)提出完整可靠的解決方案。
1 常見測(cè)溫方案比較
測(cè)溫方法 | 供電及傳輸 方式 | 感溫方式 | 優(yōu)缺點(diǎn) | 備注 | |
外置式 | 電池?zé)o線測(cè)溫 | 電池供電 無線傳輸 | 直接接觸 | 電池在高溫環(huán)境中可靠性存在問題，易損壞； 需要定期更換電池，增加成本； 傳感器外置導(dǎo)致測(cè)量值不能真實(shí)反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)實(shí)際溫度； | 見附圖1 |
CT取能測(cè)溫 | CT感應(yīng)取電 無線傳輸 | 直接接觸 | 在負(fù)荷電流較小情況下無法正常工作； 傳感器外置導(dǎo)致測(cè)量值不能真實(shí)反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)實(shí)際溫度； | 見附圖2 | |
內(nèi)置式 | 聲表面波測(cè)溫 | 射頻感應(yīng)取電 無線傳輸 | 直接接觸 | 穩(wěn)定性差； 易受電磁干擾，無線傳輸距離短，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)； 傳感器內(nèi)置，測(cè)量值能夠真實(shí)反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)實(shí)際溫度； |
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RFID測(cè)溫 | 射頻感應(yīng)取電 無線傳輸 | 直接接觸 | 穩(wěn)定性差； 傳輸距離短，穿透性差； 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； 傳感器內(nèi)置，測(cè)量值能夠真實(shí)反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)實(shí)際溫度； |
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高壓取電無線測(cè)溫 | 高壓感應(yīng)取電 無線傳輸 | 直接接觸 | 穩(wěn)定性好； 只要線路帶電，無論有無負(fù)荷電流，設(shè)備均可正常工作； 無電池，免維護(hù)； 傳感器內(nèi)置，測(cè)量值能夠真實(shí)反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)實(shí)際溫度； | 見附圖3 | |
附圖 高壓取電無線傳輸
溫度傳感器內(nèi)置于環(huán)網(wǎng)柜附件絕緣塞內(nèi)，與發(fā)熱點(diǎn)直接緊密接觸，能夠可靠真實(shí)的反應(yīng)發(fā)熱點(diǎn)溫度。
2 環(huán)網(wǎng)柜高壓取電無線測(cè)溫系統(tǒng)
杭州宇諾電子科技有限公司根據(jù)電場(chǎng)空間取電原理自主研發(fā)出無源無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于高壓電場(chǎng)、空間取電。這種取電方法不同于電流感應(yīng)取電法。電流感應(yīng)取電必須有電流，如果線路上無電流或電流較小，則無法取電。電場(chǎng)空間取電不需要電流，只要有電壓就行。
本系統(tǒng)由無源無線溫度傳感器、無線集中器組成，可應(yīng)用于各種環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)柜的電纜頭、母排、開關(guān)觸點(diǎn)等溫度的在線監(jiān)測(cè)，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)。
系統(tǒng)拓?fù)湫Ч麍D如下所示：
方案一
方案二
3 系統(tǒng)單元介紹
3.1 溫度傳感器
溫度傳感器外觀圖
溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖
溫度傳感器安裝示意圖
溫度采集器主要技術(shù)參數(shù)如下：
1) 溫度測(cè)量范圍：-30℃～135℃
2) 溫度測(cè)量精度：測(cè)量準(zhǔn)確、直接對(duì)載流導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)溫，避免因環(huán)境造成的測(cè)量誤差。
3) 感應(yīng)取電，無需電池
4) 開始時(shí)上電時(shí)間比較長(zhǎng)，小于20分鐘，測(cè)量周期小于3分鐘
5) 射頻標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4.2.4G
3.2
顯示主機(jī)
顯示主機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：
1) 用于環(huán)網(wǎng)柜測(cè)溫的無線集中器，可監(jiān)控3、6、9、12個(gè)測(cè)溫傳感器
2) 可實(shí)時(shí)顯示溫度、延時(shí)報(bào)警時(shí)間和溫度閥值報(bào)警
3) 彩屏LCD顯示屏，操作簡(jiǎn)便易懂
4) 安裝方式：嵌入式安裝， 開孔尺寸76mm×76mm
5) 通訊接口：RS485 、GPRS
6) 工作電源：AC/DC85~265V
7) 整機(jī)功耗：<5W
8) 射頻標(biāo)準(zhǔn)：2.4G
9) 使用環(huán)境：溫度-25℃～+85℃，相對(duì)濕度≤95%，無凝露
