解决方案

生产设备无线测温方案

时间：2022-04-01 14:41 点击次数：

1.系统背景

在电力系统中，温度是表征一次设备运行是否正常的一个重要参数。尤其是一次设备的连接部位，由于设备制造的原因、设备受环境污染、设备长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，因此在电能传输时往往会在电缆连接处产生发热现象，而且，发热问题是一个不断累积的过程，如果不加以控制，发热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。

随着现代电力电子技术的不断进步，感应取电技术已经成熟。比起传统的使用电池供电方式的在线监测，感应取电具有寿命长，免维护，安全可靠，数据实时等优势。因此，现代高压感应取电技术的突破解决了高压情况下在线监测的供电难题。我公司研发的全新一代无源无线温度传感器，正是基于高压电场能的能量收集型自供电无线温度传感器。真正意义上实现了免维护、自供电、高精度、电气隔离、主回路无电流、实时温度监测。

针对青海发投碱业有限公司热电厂生产设备测温的在线监测需求，我公司提出了本次无线测温系统方案。利用接触式无线测温的监测和分析，捕捉设备运行异常，及时发现设备事故的早期征兆并采取有效措施，预防严重事故的发生。采用该监测系统可以达到如下的目的：

弥补人工巡检的不足，减小人工维护成本；

征兆式报警，将事故消灭在萌芽阶段，防止事态的升级、恶化；

传感器采用无源无线温度传感器，正常环境使用寿命可10年；

传感器具备防水、耐高温、耐老化，并具备在强电磁环境下正常工作的特性。

现场通信设备可采用定向无线网络或移动互联网组网，可方便的将现场数据实时上传到网络服务器。

后台终端采用BS结构，联网的移动终端可实现随时随地监控的需要

实现全天24小时不间断在线监测，监测数据一越限即报警；

2.系统简介

开关柜温度在线监测系统通过温度传感器获取线路和金具的温度信息，实现数据采集、数据存储、温度信息标准、温度信息展示、系统报警、对比分析、统计报表、短信提醒等功能。平台提供对原始采集数据信息的查询，并通过计算形成年、月、日的各种报表。

监控平台基于我公司自主研发的软件开发平台，通过业务模块的开发，实现系统的各个功能。该开发平台，具有数据库兼容功能，和具有强大的数据分析功能，可以保证系统的稳定运行。

3.系统网络结构图

我公司的无源无线测温系统主要有三部分构成：无线测温传感器、无线温度接收终端、数据服务器及后台；

效果结构图如下所示：

生产设备无线测温方案(图1)

无线温度传感器作为系统的感知层，分布于各个发热点，实时测量其表面温度，并将温度数据通过无线方式上传给接收终端。

接收终端在系统中承担着数据中继功能，它接收到传感器的数据之后再通过光纤、485或者无线等方式传输给数据后台，他们形成了系统的网络层。

数据到达后台后，用户可以通过浏览器方式监测现场每个传感器的实时温度、历史曲线，如果出现超温情况，可以快速定位并及时通知相关人员。这就是系统的应用层。

4.现场监测系统设备构成

4.1传感器部分

4.1.1EH技术简介

环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。

能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。

4.1.2EH技术应用

在输电线的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为输电线是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集线夹或者开关柜及户外接点等测温点中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。

将EH技术应用于输电线回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，寿命更长，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。

我公司的无线温度传感器是基于美国TI公司的无线数字通信技术及低功耗技术、EH技术而研制的高性能产品，传感器采用了多重抗干扰措施以及特有的软件算法，经过了国内西高所、开普实验室、浙江省中试所、浙江省质监局等多家权威机构测试认证，并且在国内许多工业现场得以成功应用。其最大的优势在于不再需要电池供电，彻底解决电池高温性能差、寿命有限的问题；而且体积小，安装方式灵活多样，将线夹或者开关柜及户外接点等测温点温升监测提升到一个新的高度。

4.1.3无温度传感器参数如下表所示：

无温度传感器参数如下表所示：

生产设备无线测温方案(图2)

4.1.4产品外观

生产设备无线测温方案(图3)

无线温度传感器 BD27×22×10mm

4.1.5传感器安装方式

无源无线温度传感器广泛应用于高低压开关柜、环网柜触头、刀闸开关、高压电缆接头、干式变压器、低压大电流柜等电气设备的温度在线监测；我公司无源无线温度传感器避免使用电池所带来的局限，体积小巧，仅相当于传统传感器的一颗电池大小，可以安装在动触头等狭小的空间内，所以优先推荐安装动触头。

生产设备无线测温方案(图4)

母排或出线电缆安装示例

生产设备无线测温方案(图5)

动触头安装示例

生产设备无线测温方案(图6)

静触头安装示例

生产设备无线测温方案(图7)

生产设备电缆进线安装示例

4.2无线接收终端设备

无线接收终端在现场监测系统中属于核心部件，主要负责在现场接收无线温度传感器发送的无线温度数据，并将数据通过移动网络上传至网络服务器。

ZWMTA是我公司针对电力、电气设备连接点部位由于材料老化、接触不良、电流过载等因素引起的温升过高故障隐患，在原有接收终端的基础上，开发了能够实时监测电力，电气连接点温度的新一代产品--ZWMTA。该产品采用先进的Cortex-M3内核ARM芯片，符合国网标准的160*160点阵FSTN型液晶，超低功耗设计、RF无线隔离，光电隔离技术，具有隔离彻底、抗干扰能力强、工作可靠、安装方便等特点，很好的解决了高电压状态下的各种温度监测问题。

4.2.1无线接收终端的参数如下表所示：

生产设备无线测温方案(图8)