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摘要:在近年來科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的背景下,電力行業(yè)的相關(guān)技術(shù)也出現(xiàn)了許多新技術(shù),為了保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)和輸送,防止變電站設(shè)備溫度過高造成的超限度負(fù)荷損害問題,針對設(shè)備的運(yùn)行溫度需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,無線測溫技術(shù)的運(yùn)用就能夠有效解決這一問題。與傳統(tǒng)的幾種測溫技術(shù)相比,無線測溫技術(shù)具有多方面的技術(shù)優(yōu)勢,電力企業(yè)相關(guān)人員要注重將其充分運(yùn)用,構(gòu)建相應(yīng)的技術(shù)監(jiān)測平臺(tái),從而及時(shí)的報(bào)警和解決,預(yù)防各種安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生,全確保電力事業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。本文主要針對變電站無線測溫技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探究,以供相關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞:無線測溫技術(shù);變電站;應(yīng)用
0引言
伴隨城市建設(shè)對電力需求的日益變大,變電站中某些設(shè)備局部經(jīng)常要處于長期高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),它所導(dǎo)致的溫度偏高很容易引發(fā)火災(zāi)或爆炸等惡性事故,造成不利的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響,因此有必要對變電站設(shè)備進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。無線測溫技術(shù)是在數(shù)字化技術(shù)背景下發(fā)展起來的,在實(shí)際的應(yīng)用過程中主要是運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢,運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對溫度進(jìn)行在線監(jiān)測預(yù)警,可以實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)檢測,降低現(xiàn)場設(shè)備的巡查工作量,對不全狀況進(jìn)行提前預(yù)警,在后臺(tái)運(yùn)用計(jì)算機(jī)能夠輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和無人值守。
1無線測溫技術(shù)(WSM)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)分析
1.1無線測溫與傳統(tǒng)測溫的比較
無線測溫,是指高壓電氣設(shè)備的溫度通過傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)、進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳輸,由于它絕緣強(qiáng)度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),很適合在高壓電氣設(shè)備觸點(diǎn)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測,利用無線傳輸?shù)姆绞綔y量高壓環(huán)境溫度成為一種必然趨勢。下面對無線測溫與三種常規(guī)測溫技術(shù)進(jìn)行比較:(1)普通測溫:常規(guī)的測溫方式是指利用熱電阻、半導(dǎo)體或熱電偶溫度傳感器等測溫,用金屬導(dǎo)體傳輸信號(hào),絕緣強(qiáng)度不能滿足。無線測溫系統(tǒng)絕緣強(qiáng)度高,與高壓電氣設(shè)備隔離,在高壓電氣設(shè)備的任意觸點(diǎn)上都可以安裝,準(zhǔn)確測量高壓電氣設(shè)備觸點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度。(2)紅外測溫:由于紅外測溫是通過紅外成像儀透過高壓電氣設(shè)備連接處成像,由于變電所高壓電氣設(shè)備多,電磁場強(qiáng)度大,成像儀很難準(zhǔn)確成像,這樣很大程度干擾了測溫的準(zhǔn)確度,導(dǎo)致紅外方式無法測量。另外高壓設(shè)備環(huán)境限制,無法安裝紅外測溫探頭(因?yàn)樘筋^需與被測物體保持的安全距離,并需要正對被測物體的表面)。無線測溫系統(tǒng)可以直接安裝到高壓電氣設(shè)備連接處的表面或封閉的柜體內(nèi),通過溫度采集器進(jìn)行采集,對后臺(tái)機(jī)進(jìn)行無線信號(hào)方式傳輸[1]。(3)光纖測溫:光纖測溫也是將溫度傳感器直接安裝在電氣設(shè)備連接處或者封閉的柜內(nèi),溫度傳感器用光纖連接到光纖測溫儀,再利用光纖溫度測溫儀通過光纖傳遞進(jìn)行信號(hào)傳輸。光纖韌性、強(qiáng)度不高,受環(huán)境溫度影響大。日積月累絕緣強(qiáng)度降低比較快,在高壓柜內(nèi)安裝、布線受限制,投入成本變大。無線測溫系統(tǒng)采用電磁波傳輸信號(hào),監(jiān)測器直接安裝在高低壓設(shè)上,溫度測量準(zhǔn)確,可以解決電氣絕緣問題,絕緣,沒有復(fù)雜的引線,造價(jià)低廉。
1.2WSN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
(1)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)分析。WSN還是以網(wǎng)絡(luò)為主,它的大量傳感器節(jié)點(diǎn)被密集布置于所監(jiān)測的對象環(huán)境中,它的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)既是路由器節(jié)點(diǎn)也是終端傳感節(jié)點(diǎn),而且也能自動(dòng)組成網(wǎng)絡(luò),啟動(dòng)多跳路由機(jī)制展開通信功能。所以這種節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)在硬件能耗方面相當(dāng)?shù)停揖哂袩o線傳輸模式,而且它也支持多跳路由協(xié)議[2]。從WSN傳感節(jié)點(diǎn)來講,它主要包括了傳感器、處理器、無線收發(fā)器以及能量供應(yīng)4部分模塊。其中,傳感器模塊主要負(fù)責(zé)變電站監(jiān)測區(qū)的數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換;處理器模塊主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)包括節(jié)點(diǎn)設(shè)備控制、路由協(xié)議、同步定位、任務(wù)及功耗管理在內(nèi)的一切設(shè)備維護(hù)任務(wù);無線通信模塊主要負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù)等工作。無線通信涉及高技術(shù)含量工作內(nèi)容,能耗高,這就需要能量供應(yīng)模塊,盡可能采用太陽能電池板增加續(xù)航能力。(2)通信結(jié)構(gòu)分析。WSN的通信結(jié)構(gòu)也是一傳感器節(jié)點(diǎn)展開,不過這些節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)布置于被檢測區(qū)域內(nèi),通信功能所要實(shí)現(xiàn)的就是在區(qū)域內(nèi)收集數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相互網(wǎng)絡(luò)連接。傳感器同時(shí)也擁有強(qiáng)大的自組織功能,可以以多跳中繼方式來實(shí)現(xiàn)對匯聚節(jié)點(diǎn)的信息采集及傳送。WSN會(huì)將節(jié)點(diǎn)匯聚將所收集數(shù)據(jù)全部傳送到計(jì)算機(jī)上以供技術(shù)觀察人員判斷并作出下一步設(shè)備運(yùn)行決策[3]。
2變電站無線測溫技術(shù)的應(yīng)用
WSN在變電站中的無線測溫技術(shù)應(yīng)用主要有如下步驟。首先要在站內(nèi)部署構(gòu)建測溫裝置網(wǎng)絡(luò)體系,實(shí)現(xiàn)體系基于數(shù)據(jù)采集及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋的基本功能,以便于清晰測溫對象信息。然后將信息傳送到中控室從而進(jìn)行處理分析和管理[4]。一般來說,WSN所采用的都是ISM頻段,它不需要申請頻點(diǎn),而是通過系統(tǒng)中的256個(gè)或更多溫度傳感器、單體數(shù)據(jù)接收器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)溫度節(jié)點(diǎn)控制,將溫度傳感器與數(shù)據(jù)接收器通過無線鏈路相連接,促成無線監(jiān)測體系。WSN在變電站的無線測溫工作主要以上層協(xié)議為核心支持,它確保通信網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)時(shí)段都只有一個(gè)站點(diǎn)處于數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸狀態(tài),這樣就能避免相互之間的數(shù)據(jù)信號(hào)干擾。這種站點(diǎn)輪換工作制度主要以逐點(diǎn)掃描來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、單元發(fā)送以及接收,基本實(shí)現(xiàn)了對溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)測處理,能夠?qū)崟r(shí)把握變電站設(shè)備溫度變化,做到有備無患[5]。
無線測溫技術(shù)在變電站中進(jìn)行應(yīng)用,會(huì)用到無線溫度傳感器、測溫通信終端和溫度監(jiān)測工作站等設(shè)備,充分利用了數(shù)字化技術(shù)來構(gòu)建無線測溫監(jiān)測平臺(tái),將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞給測溫通訊終端。其中無線溫度傳感器主要是指在各測溫點(diǎn)放置發(fā)送裝置和無線溫度測量裝置,在變電站中應(yīng)用無線測溫技術(shù),比如選擇阿米特AT-II-C5型無線溫度傳感器,給每個(gè)無線傳感器設(shè)置ID編號(hào),將編號(hào)存入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中,測量溫度需要控制在-40℃-125℃。數(shù)字化測溫通信終端在實(shí)際的使用過程中主要負(fù)責(zé)接收無線溫度傳感器發(fā)出的溫度數(shù)據(jù),需要將軟件管理上的數(shù)據(jù)上傳到管理計(jì)算機(jī)中。為了提高終端的響應(yīng)速度,需要運(yùn)用一個(gè)終端來管理100個(gè)探頭。溫度檢測工作站,主要是指一臺(tái)PC計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)需要經(jīng)RS485通信接口轉(zhuǎn)換器來與測溫通訊終端建立連接。需要對各監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測,對監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化曲線進(jìn)行分析,一旦發(fā)現(xiàn)溫度過熱和迅速升高,需要立即報(bào)警。
3安科瑞無線測溫系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
3.2系統(tǒng)功能
測溫系統(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)。