1. 系統(tǒng)背景
在電力系統(tǒng)中，溫度是表征一次設(shè)備運(yùn)行是否正常的一個(gè)重要參數(shù)。尤其是一次設(shè)備的連接部位，由于設(shè)備制造的原因、設(shè)備受環(huán)境污染、設(shè)備長期運(yùn)行、嚴(yán)重超載運(yùn)行、觸點(diǎn)氧化、電弧沖擊等原因造成接觸電阻增大，因此在電能傳輸時(shí)往往會(huì)在電纜連接處產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，而且，發(fā)熱問題是一個(gè)不斷累積的過程，如果不加以控制，發(fā)熱程度會(huì)不斷加劇，并對(duì)絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響。
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，感應(yīng)取電技術(shù)已經(jīng)成熟。比起傳統(tǒng)的使用電池供電方式的在線監(jiān)測，感應(yīng)取電具有壽命長，免維護(hù)，安全可靠，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)等優(yōu)勢(shì)。因此，現(xiàn)代高壓感應(yīng)取電技術(shù)的突破解決了高壓情況下在線監(jiān)測的供電難題。我公司研發(fā)的全新一代無源無線溫度傳感器，真正意義上實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)、高精度、電氣隔離、實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測。
針對(duì)低壓母線槽接頭發(fā)熱在線測溫需求，我公司提出了本次無線測溫系統(tǒng)方案。利用接觸式無線測溫的監(jiān)測和分析，捕捉設(shè)備運(yùn)行異常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備事故的早期征兆并采取有效措施，預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生。采用該監(jiān)測系統(tǒng)可以達(dá)到如下的目的：
? 彌補(bǔ)人工巡檢的不足，減小人工維護(hù)成本；
? 征兆式報(bào)警，將事故消滅在萌芽階段，防止事態(tài)的升級(jí)、惡化；
? 傳感器采用無源無線溫度傳感器，正常環(huán)境使用壽命可10年；
? 傳感器具備耐高溫、耐老化，并具備在強(qiáng)電磁環(huán)境下正常工作的特性。
? 現(xiàn)場通信設(shè)備可采用定向無線網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)，可方便的將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
? 后臺(tái)終端采用BS結(jié)構(gòu)，聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地監(jiān)控的需要
? 實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)不間斷在線監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)一越限即報(bào)警。
2. 系統(tǒng)簡介
母線槽溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)通過溫度傳感器獲取線路的溫度信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、溫度信息標(biāo)準(zhǔn)、溫度信息展示、系統(tǒng)報(bào)警、對(duì)比分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、短信提醒等功能。平臺(tái)提供對(duì)原始采集數(shù)據(jù)信息的查詢，并通過計(jì)算形成年、月、日的各種報(bào)表。
監(jiān)控平臺(tái)基于我公司自主研發(fā)的軟件開發(fā)平臺(tái)，通過業(yè)務(wù)模塊的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能。該開發(fā)平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)庫兼容功能，和具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3. 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
我公司開發(fā)的低壓母線槽無線測溫系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成：無線測溫傳感器、無線溫度接收終端、數(shù)據(jù)服務(wù)器及后臺(tái)；
效果結(jié)構(gòu)圖如下所示：
母線槽測溫傳感器作為系統(tǒng)的感知層，分布于各個(gè)發(fā)熱點(diǎn)，實(shí)時(shí)測量其表面溫度，并將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給接收終端。
接收終端在系統(tǒng)中承擔(dān)著數(shù)據(jù)中繼功能，它接收到傳感器的數(shù)據(jù)之后再通過光纖、485或者無線等方式傳輸給數(shù)據(jù)后臺(tái)，他們形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層。
數(shù)據(jù)到達(dá)后臺(tái)后，用戶可以通過瀏覽器方式監(jiān)測現(xiàn)場每個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)溫度、歷史曲線，如果出現(xiàn)超溫情況，可以快速定位并及時(shí)通知相關(guān)人員。這就是系統(tǒng)的應(yīng)用層。
4. 現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成
4.1 傳感器部分
4.1.1 功能技術(shù)簡介
隨著現(xiàn)代化工程設(shè)施和裝備的涌現(xiàn)，各行各業(yè)的用電量迅增，尤其是眾多的高層建筑和大型廠房車間的出現(xiàn)，作為輸電導(dǎo)線的傳統(tǒng)電纜在大電流輸送系統(tǒng)中已不能滿足要求，多路電纜的并聯(lián)使用給現(xiàn)場安裝施工連接帶來了諸多不便。插接式母線槽作為一種新型配電導(dǎo)線應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)的電纜相比，在大電流輸送時(shí)充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，面對(duì)這龐大負(fù)荷所需成百上千安培的強(qiáng)大電流就要選用安全可靠的傳導(dǎo)設(shè)備，母線系統(tǒng)便是很好的選擇。母線槽系統(tǒng)是一個(gè)高效輸送電流的配電裝置，尤其適應(yīng)了越來越高的建筑物和大規(guī)模工廠經(jīng)濟(jì)合理配線的需要。
4.1.2 傳感器的應(yīng)用
隨著母線槽的應(yīng)用越來越多，母線槽的發(fā)熱安全問題也越來越受到重視，我司在已掌握的高低壓設(shè)備溫度傳感技術(shù)基礎(chǔ)上，新開發(fā)了無源無線母線槽測溫傳感器，產(chǎn)品采用接觸式數(shù)字測溫技術(shù)測量節(jié)點(diǎn)處的溫度，利用相間電壓取電作為工作電源，通過RF無線通訊方式將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)溫升情況。
我公司的無線溫度傳感器是基于美國TI公司的無線數(shù)字通信技術(shù)及低功耗技術(shù)、高性能產(chǎn)品，傳感器采用了多重抗干擾措施以及特有的軟件算法，經(jīng)過了國內(nèi)西高所、開普實(shí)驗(yàn)室、浙江省中試所、浙江省質(zhì)監(jiān)局等多家權(quán)威機(jī)構(gòu)測試認(rèn)證，并且在國內(nèi)許多工業(yè)現(xiàn)場得以成功應(yīng)用。其最大的優(yōu)勢(shì)在于不再需要電池供電，徹底解決電池高溫性能差、壽命有限的問題；而且體積小，安裝方式靈活多樣，將母線槽接頭測溫點(diǎn)溫升監(jiān)測提升到一個(gè)新的高度。
4.1.3 無溫度傳感器參數(shù)如下表所示：
5. 無溫度傳感器參數(shù)如下表所示
|
工作電壓 |
AC210-456V，50Hz |
|
工作溫度 |
-40°C-85°C |
|
工作濕度 |
≤95%RH |
|
測溫范圍 |
-40℃ ≤ T ≤ 125℃ |
|
測量精度 |
±1℃ |
|
無線頻段 |
433MHz（免申請(qǐng)） |
|
發(fā)射功率 |
13dbm |
|
發(fā)送間隔 |
20～50秒，溫度越高或突變，發(fā)送間隔時(shí)間越短 |
|
傳輸距離 |
傳感器與傳感器之間≥50m（空曠），隔層≥12m |
|
海拔高度 |
≤4000m |
|
防護(hù)等級(jí) |
IP64 |
|
阻燃等級(jí) |
V0 |
|
使用壽命 |
10年 |
4.1.4 產(chǎn)品外觀
無線溫度傳感器
4.1.5 傳感器安裝方式
傳感器應(yīng)用于母線槽等電氣設(shè)備的溫度在線監(jiān)測；我公司無源無線溫度傳感器避免使用電池所帶來的局限;
1. 采用新型RF組網(wǎng)通訊技術(shù)，每個(gè)產(chǎn)品都能承擔(dān)中繼器的功能，保證了通訊的質(zhì)量和通訊距離
2. 安裝簡單，無需布線，采用插拔式安裝，無需對(duì)母線槽結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)
3. 整機(jī)功耗<0.5W，節(jié)能高效
4. 行業(yè)尺寸最小的母線槽傳感器
安裝效果示例
4.1.6 傳感器外形尺寸（單位：mm）:
4.2 無線接收終端設(shè)備
無線接收終端在現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)中屬于核心部件，主要負(fù)責(zé)在現(xiàn)場接收無線溫度傳感器發(fā)送的無線溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
我公司針對(duì)電力、電氣設(shè)備連接點(diǎn)部位由于材料老化、接觸不良、電流過載等因素引起的溫升過高故障隱患，開發(fā)了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電力，電氣連接點(diǎn)溫度的新一代無線接收終端。該產(chǎn)品采用先進(jìn)的Cortex-M3內(nèi)核ARM芯片，符合國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的160*160點(diǎn)陣FSTN型液晶，超低功耗設(shè)計(jì)、RF無線隔離，光電隔離技術(shù)，具有隔離徹底、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠、安裝方便等特點(diǎn)，很好的解決了高電壓狀態(tài)下的各種溫度監(jiān)測問題。
4.2.1 無線接收終端的參數(shù)如下表所示：
|
工作環(huán)境 |
-40～85℃,<95%RH |
|
|
供電方式 |
AC220V±20% DC110～ 220V |
|
|
整機(jī)功耗 |
≤3W |
|
|
無線頻段 |
433MHz |
|
|
接收靈敏度 |
-110dbm |
|
|
傳感器點(diǎn)數(shù) |
240 |
|
|
顯示方式 |
LCD |
|
|
溫度變化曲線 |
2小時(shí) |
|
|
超溫報(bào)警 |
有，門限可設(shè) |
|
|
本地溫、濕度 |
有 |
可選 |
|
安裝方式 |
壁掛式、嵌入式 |
可選 |
|
通訊協(xié)議 |
Modbus、IEC61850 |
可選 |
|
通訊方式 |
以太網(wǎng)、RS485、光纖 |
可選 |
4.3 后臺(tái)軟件系統(tǒng)
我們的無線測溫后臺(tái)采用國內(nèi)知名品牌工業(yè)服務(wù)器，是基于先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的集成系統(tǒng)，后臺(tái)軟件采用B/S構(gòu)架，具有開放的系統(tǒng)軟件平臺(tái)。系統(tǒng)內(nèi)包含了傳感通訊驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層到監(jiān)控可視化層，遵守HTML5 WEB標(biāo)準(zhǔn)，采用WebSocket等先進(jìn)的WEB開發(fā)技術(shù)，具有獨(dú)立的軟件著作權(quán)。平臺(tái)采用穩(wěn)定、可靠的LINUX操作系統(tǒng)，降低系統(tǒng)環(huán)境兼容性、網(wǎng)絡(luò)病毒感染、系統(tǒng)文件誤操作的等一系列維護(hù)問題。平臺(tái)具有人機(jī)界面友好、操作方便、數(shù)據(jù)全面、功能完善的特點(diǎn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警和Web訪問功能。
4.3.1 主要參數(shù)
|
配置機(jī)型 |
知名品牌工業(yè)服務(wù)器 |
|
|
工作環(huán)境 |
-40～85℃,<95%RH |
|
|
供電方式 |
AC220V或DC220V |
|
|
顯示要求 |
實(shí)時(shí)溫度、歷史曲線、超溫報(bào)警、一次圖、數(shù)據(jù)導(dǎo)出 |
|
|
報(bào)警功能 |
具有高溫告警短信、郵件通知功能 |
|
|
通訊功能 |
串口、以太網(wǎng)口、modbus協(xié)議、IEC61850協(xié)議 |
可選 |
|
可訪問性 |
可通過瀏覽器訪問 |
|
|
數(shù)據(jù)容量 |
可接入不少于60000只溫度傳感器，并記錄數(shù)據(jù) |
|
|
軟件系統(tǒng) |
SPV2.0系統(tǒng)，BS構(gòu)架 |
|
4.3.1 登錄界面-主功能選擇
4.3.2站點(diǎn)總覽
4.3.3實(shí)時(shí)監(jiān)控
4.3.4報(bào)警記錄查詢
4.3.5統(tǒng)計(jì)報(bào)表輸出
4.3.6歷史曲線查看
4.3.7短信提醒
根據(jù)報(bào)警信息，自動(dòng)觸發(fā)短信發(fā)送的流程，能夠準(zhǔn)確的顯示變電站名稱、安裝位置、線夾或者開關(guān)柜及戶外接點(diǎn)等測溫點(diǎn)名稱、報(bào)警溫度值等信息。
6. 安裝施工方案
6.1 無線溫度傳感器安裝方案
6.1.1 通過對(duì)現(xiàn)場工程實(shí)際情況的了解，確定傳感器安裝位置。
現(xiàn)場安裝示例
6.1.2 傳感器安裝采用接觸式，通過傳感器自身的三個(gè)彈片插入于母線槽的接頭位置，并保證傳感器感溫部位與被檢測部位表面充分接觸以保證測溫效果。
6.1.3 嚴(yán)格保證傳感器安裝后的電氣間隙不低于對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的最低安全間隙。
6.2 無線接收終端安裝方案
6.2.1 無線接收終端電源參數(shù)
? 供電方式: AC220V±20% DC110～ 220V
? 整機(jī)功耗: <3W
? 無線接收終端安裝方式（安裝方式根據(jù)客戶需求及實(shí)際施工環(huán)境靈活定制）
6.2.2 接收設(shè)備安裝方式:壁掛式
無線測溫接收終端安裝示例
6.3 通信布線結(jié)構(gòu)及方案
6.3.1 根據(jù)用戶提供的現(xiàn)場母線槽長度及所在空間平面圖，及無線溫度接收終端、中繼器、站端系統(tǒng)和母線槽所在空間之間的平面圖，制定施工方案。
6.3.2 無線測溫節(jié)點(diǎn)至無線接收中繼器之間的通信采用433M無線射頻通信；無線接收終端至后臺(tái)之間的通信采用GPRS通信，將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器。
6.3.3 后臺(tái)服務(wù)器可單獨(dú)布置。（具體通信協(xié)議可根據(jù)客戶需求及工程環(huán)境確定）。
6.3.4 由于每臺(tái)無線溫度接收終端可顯示240個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)，后期如需增加測溫節(jié)點(diǎn)，只需在無線溫度接收終端和后臺(tái)服務(wù)器上更新即可，不需要另外安裝接收、發(fā)送設(shè)備。
6.4 設(shè)備配置說明
|
產(chǎn)品名稱 |
產(chǎn)品型號(hào) |
單價(jià)（含稅） |
數(shù)量 |
總價(jià) |
備注 |
|
母線槽測溫傳感器 |
|
|
|
|
|
|
無線溫度接收終端 |
|
|
|
|
|
|
無線中繼器 |
|
|
|
|
|
|
GPRS組件 |
|
|
|
|
|
|
物聯(lián)網(wǎng)卡 |
|
|
|
|
|
|
合計(jì) |
|
RMB |
7 施工服務(wù)
7.1安裝準(zhǔn)備
用戶購買我公司的產(chǎn)品后，請(qǐng)?jiān)谙铝袟l件滿足的情況下，請(qǐng)?zhí)崆耙恢芡ㄖ夜臼酆蠓?wù)部門：
7.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完工、母線槽安裝完畢。
7.1.2 需要后臺(tái)的用戶，必須提供現(xiàn)場的平面圖，包括母線槽的單個(gè)長度及接頭數(shù)量、兩個(gè)母線槽接頭之間的空間距離和接頭蓋板的空間距離等測溫點(diǎn)布局、監(jiān)控室與母線槽測溫點(diǎn)之間平面圖，我們會(huì)根據(jù)這些資料準(zhǔn)備現(xiàn)場所需的安裝材料，譬如通訊電纜、光纜已經(jīng)其他輔料。
7.1.3 現(xiàn)場具備布線的條件，如RS485線光纜的走線槽、穿線孔等。
7.2施工服務(wù)
7.2.1 施工計(jì)劃
施工前明確安裝進(jìn)度時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)在停電計(jì)劃，一般每個(gè)配電室安裝時(shí)間為1至3個(gè)工作日，如有后臺(tái)調(diào)試則需與客戶協(xié)商施工進(jìn)度及時(shí)間。
7.2.2 現(xiàn)場安全
我們的技術(shù)人員都經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，具備豐富的現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。盡管如此，還需請(qǐng)用戶為我們提供1-2名現(xiàn)場服務(wù)人員，以保證施工安全和調(diào)試順利。
7.2.3 用戶培訓(xùn)
我們?cè)诎惭b調(diào)試完成后，會(huì)把整個(gè)系統(tǒng)交付給用戶，請(qǐng)及時(shí)給我們的服務(wù)進(jìn)行驗(yàn)收和評(píng)價(jià)，同時(shí)我們會(huì)安排專門的用戶培訓(xùn)，指導(dǎo)用戶操作我們的后臺(tái)、進(jìn)行簡單的配置和維護(hù)。
