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基于無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的應(yīng)用探討
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：無源無線測(cè)溫裝置在當(dāng)前環(huán)網(wǎng)柜的實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)揮著積極作用，其能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出相關(guān)設(shè)備的實(shí)際溫度，為科學(xué)處理環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行中的故障問題提供信息支持。本文主要從無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的作用分析入手，介紹了無源無線測(cè)溫裝置的原理和設(shè)計(jì)路徑，并提出了一些科學(xué)有效的應(yīng)用策略，為保證環(huán)網(wǎng)柜的實(shí)際運(yùn)行效果，提升配電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性提供一定界借鑒和參考。
關(guān)鍵詞：無線測(cè)溫；電氣設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)
1前言
環(huán)網(wǎng)柜在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中占據(jù)重要地位，其安全性和穩(wěn)定性會(huì)在很大程度上影響到配電網(wǎng)的安全。在衡量環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，主要是憑借高壓設(shè)備電氣連接點(diǎn)的溫度這一重要指標(biāo)。想要確保環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行效果，避免高壓設(shè)備溫度過高產(chǎn)生的危害，需要切實(shí)開展在線監(jiān)測(cè)工作，切實(shí)把握好高壓設(shè)備電氣連接點(diǎn)的溫度。將無源無線測(cè)溫裝置積極應(yīng)用在環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行環(huán)節(jié)，可以起到良好測(cè)溫效果。
2無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的作用
2.1環(huán)網(wǎng)柜的基本情況
現(xiàn)階段電網(wǎng)承受的壓力逐漸增加，對(duì)于環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行質(zhì)量提出了更高要求。環(huán)網(wǎng)柜在長期運(yùn)行中無法有效監(jiān)測(cè)溫度，由于電纜終端連接點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致的發(fā)熱無法及時(shí)進(jìn)行處理，導(dǎo)致發(fā)生故障。特別是在夏季溫度升高時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)所增加的電荷也會(huì)給環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行帶來較大壓力。當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜的溫度檢測(cè)系統(tǒng)無法及時(shí)作出一定反應(yīng)，會(huì)容易引發(fā)一定安全事故。
2.2無源無線測(cè)溫裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
多數(shù)情況下，環(huán)網(wǎng)柜被放置在高壓電設(shè)備架設(shè)的地方，且其造價(jià)較高，更換難度較大，傳統(tǒng)測(cè)溫裝置應(yīng)用中，對(duì)于環(huán)網(wǎng)柜本身的要求較高，如果環(huán)網(wǎng)柜自身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，將無法發(fā)揮應(yīng)有的測(cè)量作用。無源無線測(cè)溫裝置切實(shí)發(fā)揮了測(cè)溫管理系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和作用，積極利用傳感器反應(yīng)靈敏的特征，有效開展溫度檢測(cè)活動(dòng)。首先，該裝置中使用電磁波作為監(jiān)測(cè)信號(hào)，這一信號(hào)不會(huì)受到外界環(huán)境的負(fù)面影響，還擁有著快速的傳播速度，使用便捷程度較高。無源無線測(cè)溫裝置在當(dāng)前環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行中發(fā)揮著積極作用，可以準(zhǔn)確檢測(cè)出其溫度狀態(tài)，主要是因?yàn)槠鋵?duì)于傳統(tǒng)測(cè)溫裝置作了有效改善，可以在復(fù)雜天氣狀況下正常運(yùn)作。其次，環(huán)網(wǎng)柜在設(shè)置過程中，多是根據(jù)電網(wǎng)情況布置的，分散程度較高，良好引進(jìn)無源無線測(cè)溫裝置，一方面便捷程度較高，節(jié)約建設(shè)成本，一方面還可以直接在計(jì)算機(jī)上顯示出電信號(hào)，便于專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行分析和整理。同時(shí)無源無線測(cè)溫裝置的運(yùn)行，可以得到良好的監(jiān)控，及時(shí)處理好其中所存在著的問題，避免裝置損壞所帶來的一些損失。
再者，無源無線測(cè)溫裝置的應(yīng)用，在很大程度上提升了環(huán)網(wǎng)柜在惡劣環(huán)境方面的適應(yīng)力，給環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行提供一定保障。
3無源無線測(cè)溫裝置的原理和設(shè)計(jì)路徑
3.1原理
無源無線測(cè)溫裝置在設(shè)計(jì)過程中，主要是利用了測(cè)溫機(jī)理，針對(duì)路徑內(nèi)的傳感器、測(cè)溫搭配終端進(jìn)行有效整合。其中，傳感器可以有效接收和辨識(shí)好相應(yīng)的測(cè)溫類數(shù)值，并在接收電磁波的基礎(chǔ)上，發(fā)出同一頻次的相同波形。而測(cè)溫終端實(shí)際運(yùn)行過程中，主要是包含了接納數(shù)值、查詢、后續(xù)解析方面的傳感器，在波形序列的基礎(chǔ)上，有效上傳已經(jīng)解析好的溫度數(shù)值。實(shí)際物體表層傳遞的聲表面波(SAW)是彈性波，體現(xiàn)在無源無線測(cè)溫裝置中，這主要是使用到聲表面波傳感器，其被劃分為延遲型和諧振型兩種，本文介紹諧振型傳感器，如圖1所示。
在聲表面波傳感器運(yùn)行過程中，每個(gè)傳感器都存在著相應(yīng)的諧振頻帶，其針對(duì)生產(chǎn)工藝、壓電基片加以有效改變可以得到良好的處理效果。傳感器要和本體諧振頻帶之間保持著良好的匹配性，針對(duì)諧振頻帶進(jìn)行有效劃分，使其轉(zhuǎn)變?yōu)?2個(gè)，為有效校準(zhǔn)傳感器提供有效前提，這樣將能夠?yàn)榭茖W(xué)測(cè)定好已經(jīng)擬定的流程奠定重要基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的測(cè)溫裝置進(jìn)行對(duì)比，無源無線測(cè)溫裝置擁有著明顯的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在：不需要和電源進(jìn)行搭配，送電隱患被排除，巡檢步驟也被省略了，維護(hù)電纜工作量有效減少；傳感器擁有著良好的絕緣性能，抗干擾能力較強(qiáng)。
3.2設(shè)計(jì)路徑
無源無線測(cè)溫裝置積極利用CPRS無線網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建出全新的測(cè)溫體系，該測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要是裝置了傳感器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)以及測(cè)溫類終端，同時(shí)還設(shè)計(jì)出常規(guī)性通訊路徑。
首先，傳感器能夠針對(duì)某一時(shí)點(diǎn)的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)，使其傳遞到已經(jīng)設(shè)定好的通信管控配件之中。無源無線測(cè)溫裝置處于在線狀態(tài)下，針對(duì)高壓類的配件進(jìn)行隨時(shí)隨地的查驗(yàn)，將連接點(diǎn)中所表現(xiàn)出的溫度加以辨別。
其次，管理機(jī)是無源無線測(cè)溫裝置中的重要組成部分，其能夠有效提升測(cè)溫系統(tǒng)原有的分析層次，并針對(duì)通訊管理加以設(shè)定，按照已經(jīng)配置好的文件，科學(xué)預(yù)設(shè)出各項(xiàng)算法，包含常規(guī)、閾值以及突發(fā)故障情況下的算法?？刂扑惴☉?yīng)用過程中，已經(jīng)擁有了延時(shí)特點(diǎn)，減少頻繁告警情況的出現(xiàn)，同時(shí)針對(duì)調(diào)控流程進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。
再者，無源無線測(cè)溫裝置的合理使用，將能夠針對(duì)相關(guān)配件的運(yùn)轉(zhuǎn)態(tài)勢(shì)進(jìn)行細(xì)致識(shí)別，并對(duì)其科學(xué)劃分，使其成為雙重類型，包含常規(guī)類別和非常規(guī)類型，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的故障問題加以處理，從而提升良好的處理效果。
現(xiàn)代信息化技術(shù)手段為無源無線測(cè)溫裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了良好支持，裝置轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)路徑下的定時(shí)防控為狀態(tài)檢修，可以從全過程入手開展監(jiān)控，信息化程度較高，還能夠及時(shí)尋找到環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行中的缺陷和故障，為后續(xù)切實(shí)開展防護(hù)提供條件。
*后，無源無線測(cè)溫裝置中擁有更多新功能，包含插畫曲線、數(shù)值查驗(yàn)方面，這些模塊之間保持著清晰獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，能夠針對(duì)已經(jīng)建構(gòu)好的框架進(jìn)行有效延展，切實(shí)提升了環(huán)網(wǎng)柜測(cè)溫活動(dòng)的順利實(shí)施。
4無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的應(yīng)用
加大科研力度。環(huán)網(wǎng)柜的正常運(yùn)行，在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中發(fā)揮著積極作用，積極引進(jìn)無源無線測(cè)溫裝置，將能夠更為準(zhǔn)確的檢測(cè)出環(huán)網(wǎng)柜的實(shí)際運(yùn)行溫度，便于合理控制環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)際結(jié)合無源無線測(cè)溫裝置和環(huán)網(wǎng)柜時(shí)，需要較高的技術(shù)要求，我國電力運(yùn)輸工作存在著較大壓力，切實(shí)開展電力運(yùn)輸活動(dòng)，需要不斷開展理論研究工作，推進(jìn)技術(shù)研發(fā)工作的順利開展，良好促進(jìn)無源無線測(cè)溫裝置的順利運(yùn)行。做好無源無線測(cè)溫裝置研發(fā)工作，給該項(xiàng)工作的有效開展提供重要的技術(shù)支持，需要切實(shí)加大技術(shù)研發(fā)投資力度，提升科技研發(fā)工作的整體實(shí)施效果。
第二，嚴(yán)格把控好生產(chǎn)流程。實(shí)際保證無源無線測(cè)溫裝置的運(yùn)行質(zhì)量，需要有效控制好各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)格管控好生產(chǎn)企業(yè)的工作環(huán)節(jié)，做好把控，使得各個(gè)工序都能夠符合工作的要求。確保測(cè)試工作的實(shí)施效果，其中強(qiáng)化無源無線測(cè)溫裝置運(yùn)行效果的重要前提，因而需要做好切實(shí)把控工作。在完成生產(chǎn)任務(wù)之后，需要積極做好細(xì)致的測(cè)試工作，有效的測(cè)試，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)無源無線測(cè)溫裝置中存在著的問題，并對(duì)其進(jìn)行有效處理，切實(shí)發(fā)揮無源無線測(cè)溫裝置的優(yōu)勢(shì)。很多小企業(yè)都可以參與到生產(chǎn)重要零件的工作中，但是需要注意到的是，這些小企業(yè)自身的生產(chǎn)工序不夠科學(xué)，生產(chǎn)技術(shù)還存在著不夠完善的情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行也不達(dá)標(biāo)，這樣會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出的零件設(shè)備質(zhì)量不夠高，影響到后續(xù)無源無線測(cè)溫裝置的正常運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)無源無線測(cè)溫裝置的過程中，需要掌控好各項(xiàng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使其具備良好的精細(xì)化，確保零件和裝置整體都符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
第三，發(fā)揮各部門的支持作用。各部門可以給無源無線測(cè)溫裝置生產(chǎn)和裝配提供一定的政策支持，通過合理有效的優(yōu)惠政策，將能夠促進(jìn)電力行業(yè)的健康發(fā)展。在各部門的支持和引導(dǎo)下，積極引進(jìn)和更新相關(guān)設(shè)備，良好使用掌握各項(xiàng)技術(shù)手段，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)手段的融合效果。科學(xué)使用電磁波接收信號(hào)的過程中，良好針對(duì)不同波段進(jìn)行設(shè)置，每隔上一段時(shí)間要接受好相應(yīng)的信號(hào)，并準(zhǔn)確觀察到電磁波信號(hào)的實(shí)際變化情況，為科學(xué)使用無源無線測(cè)溫裝置提供良好前提。為充分發(fā)揮無源無線測(cè)溫裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以結(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況，比如在溫度變化較大的區(qū)域，適當(dāng)增加好相應(yīng)裝置的數(shù)量，將能夠更好發(fā)揮相應(yīng)的作用。
5 安科瑞Acrel-2000T無線測(cè)溫解決方案
5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5.2系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。
歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
6系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
名稱 | 外形 | 型號(hào) | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。 |
無線測(cè)溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺(tái)/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場合的測(cè)溫； |
| ARTM-24 | 35MM導(dǎo)軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測(cè)溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場所測(cè)溫； | |
無線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。 | |
電池型無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級(jí)IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好 |
7結(jié)語
無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜的實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)揮著積極作用，能夠在很大程度上提升環(huán)網(wǎng)柜的總體運(yùn)行效果。為強(qiáng)化環(huán)網(wǎng)柜中無源無線測(cè)溫裝置的總體運(yùn)行質(zhì)量，需要加大科研力度，嚴(yán)格把控好生產(chǎn)流程，并發(fā)揮政府的支持作用。
參考文獻(xiàn)
1.趙寶,陳亮亮,柴凡,何德強(qiáng),劉剛,周琥.無源無線測(cè)溫裝置在環(huán)網(wǎng)柜中的應(yīng)用探討.[J]電子世界，2020:90-91.
2.企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6.
作者簡介
任運(yùn)業(yè)，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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