风力发电场无线测温系统的方案分析

电力系统要保证安全运行，不仅电气设备操作要求准确无误，而且电气设备运行也在正常参数范围内，其中温度也是电气设备运行正常的一个重要参数。高压配电装置的开断接触点、母线连接点等部位，由于设备制造、环境污染、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻变大，在运行时不断发热，温度不断上升，给设备安全运行埋下了隐患，如果不及时发现，会导致起火或爆炸，造成运行事故。国内外很早就利用测温技术，对高压配电装置设备的运行温度进行监测，保证高压配电装置设备运行安全。

1、无线测温技术方案的提出

HTL风电场位于锡林浩特灰腾梁地区，装机容量200MW，220kV升压站安装2台主变压器，以1回220kV出线接人系统。全站设备的控制采用计算机监控，运行管理实现少人值班操作。

HTL风电场地处偏僻，天气情况变化大，运行要求220kV高压配电装置运行温度实时监测，数据通过网络传输。结合工程需要和对比目前测温系统设备技术，设计中使用了无线测温系统，对HTL风电场220kV高压配电装置的运行温度进行实时监测报警。HTL风电场有4个220kV高压配电间隔。分别为#1主变、#2主变、220kV出线和220kV电压互感器间隔。每个间隔刀闸口、隔离开关、断路器接触点和母线连接点处均为测温点，在各测温点上设置无线智能温度传感器，通过无线通讯方式将测温点的运行温度数据上传监测系统后台机。

2、无线测温系统的方案配置

2.1系统组成

无线测温系统由数据采集层、通讯层和计算机管理层构成，层与层相对独立。数据采集层设备负责数据采集并将数据通过无线方式与通讯层设备通讯。通讯层通过以太网方式将数据传输到计算机管理层，实现站级协调、优化控制和当地监测功能，同时实现与远方调度中心的通信。数据采集层由无线测温模块组成，无线测温模块分散布置，就地安装在高压配电装置的开断接触点或连接点上。

通讯层由无线通讯模块和通讯管理机组成，无线通讯模块按区域布置，接收本区域内的无线测温模块信号，通过485总线接入通讯管理机。通讯管理机以以太网方式组网。

计算机管理层由计算机管理后台组成，通过以太网接收上传数据，管理系统软件对数据进行分析、统计、处理、存储。

无线测温系统组成示意图

2．2系统特点

无线测温系统具有高可靠性、易扩展性、免维护性的特点，在系统结构、设备性能上都有体现。

2．2．1可靠性

无线测温系统的三层式结构，各层相互独立又协调组成整体，任一部分设备有故障时，只影响局部，提高了系统可靠性。单元装置采用ALLINONE设计原则，并采取隔离、软硬件滤波、看门狗电路、抗干扰编码、智能诊断、各种开放、抗震动、抗干扰的新型结构设计等多种软硬件方面的措施，提高单元装置的整体可靠性，进一步保证全系统的可靠。

2．2．2易扩展性

无线测温系统采用无线、485总线、以太网相结合的通讯方式，使系统很容易扩展和与其它网络互连；在扩展测点时不受布线的限制，可以方便的把模块化设计的单元装置配置在系统内，根据一次系统的变化，任意增、减或改变系统中的单元装置达到改造和扩建的目的。系统提供的标准的通讯协议接口，使得现场总线网络可与局域网络相联，实现信息的共享。

2．2．3免维护性

无线测温系统在运行时能进行在线自检，温度传感器在每次测量时会进行自校准。整个测温网络，采用总线型网络拓扑结构，网络系统非常有用和可靠，在系统正常运行时无需人工维护。

3．3系统设备功能

温度传感器、数据采集变换器、网络通讯设备具有自检功能，设备安全可靠抗干扰能力强。设备的检查、维修工作简洁方便，保证系统正常有用的工作。

3．3．1无线测温模块

无线测温模块内置Pt电阻温度传感器，安装到每个220kV间隔内刀闸口、连接点和母线连接点的表面，直接测量测温点的温度。无线测温模块测温准确、可靠，温度测量范围达到0～200℃；温度数据精度高，分辨率达到1℃。通过无线通讯技术将温度数据传输到无线通讯模块，无线传播距离50m，不受其他因素影响，保证了高压设备的安全运行。

3．3．2无线通讯模块和通信管理机

无线通讯模块采用无线通讯技术，接收测温模块的无线信号，每个22OkV配电间隔安装一个无线通讯模块，与设在本间隔内的多个测温模块进行通讯。无线通讯模块配有标准的485总线接口，接入通信管理机，通信管理机通过以太网将温度数据上传。标准的通讯接口协议保证了信息传输的准确可靠。

3．3．3计算机后台监测系统

计算机和监测管理软件构成了计算机后台监测系统，布置在风电场控制室操作台上，后台系统容量可达128个变电站，每个变电站512个测温点。

计算机提供了运行管理操作的平台，软件对数据资料进行分析、统计、记录和报警，所有的信息都被记录数据库中，以备查阅。

计算机后台监测系统软件具有在线采集、监测、分析现场温度的功能，对采集到的数据进行详细的温度场分析、温升趋势分析和统计；具有对历史资料的分析和统计功能，能保存所有测点温度的数据和变化情况，可以选择不同的测点、不同的时间段的数据，综合分析电气设备的运行情况。

计算机后台监测系统软件具有安全保护功能，对管理员身份进行分级管理。使用者用密码登陆系统。只有在管理员权限内才允许对系统的参数进行设置。

3、电力系统设备的其它测温方法及特点

电力系统测温技术的使用已经很普遍，国内外测温技术比较多，通常还有光纤测温、红外测温等。

3．1光纤测温系统

光纤温度监测系统是由光纤温度传感器、传输光缆、温度监测仪和计算机管理系统组成。在高压配电装置测温点上安装光纤传感器，光纤传感器将被测量温度转换成光信号，通过光纤将信号传送到温度监测仪，温度监测仪将光波信号解调成温度信号，通过以太网口向计算机管理系统传送，由计算机管理系统实施数据处理、故障诊断、报警及控制。

光纤温度监测系统温度信号以光纤为媒介传输光信号，不受电场和磁场的干扰，温度测量挺准；光纤有优异的绝缘性能，采用防污闪安装模式，不影响被测设备的绝缘等级和安全运行}系统容易扩展，使用方便；测量范围宽，能够实现光纤温度监测系统多适用于户外高压设备。

3．2红外测温系统

红外测温系统由红外温度传感器、数据采集器和计算机后台管理系统组成。

在高压配电装置测温点附近安装红外温度传感器，红外温度传感器接收被测量设备的热红外信号，转换成温度信号通讯上传数据采集器，数据采集器可显示、报警和输出控制信号，并通讯上传计算机后台管理系统，由计算机后台管理系统对数据进行处理、统计、分析和保存。

红外测温系统对电气设备的温度采用非接触式测量，不需要考虑绝缘问题；可实现在线监测。红外测温系统多适用于户内高压开关柜设备。

4、安科瑞无线测温产品介绍

a.电池供电型无线温度传感器

安装于发热部位，采集温度量并通过无线方式传输的传感器。

目前无线温度传感器有三款：

b.CT感应取电无线温度传感器

安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处，采集温度量并通过无线方式传输的传感器。

目前无线温度传感器有两款：

安科瑞无线测温就地显示配置：

ASD300/320智能操控装置可连接12路无线温度传感器，ARTM-Pn无线测温装置可以连接18路无线温度传感器，无源（CT取电）方式为ATE300（捆绑式安装），有源（电池供电）方式为ATE100（螺栓式安装，主要用于电缆/铜排等螺丝固定的搭接点）和ATE200（表带式，主要用于断路器触头等接点捆绑安装，因安装较ATE100更方便，电缆/铜排等搭接点也常选用）。

无线测温带操显功能（就地显示）

Acrel-2000T/B无线测温壁挂式监控设备，内存4G，硬盘128G，以太网口，显示器12寸，分辨率800*600，可选Web平台/App服务器，柜体尺寸480*420*200（单位mm），配置IPAD，安装ACREL-2000/T软件。就地实时显示温度分布以及报警等详细参数。

无线测温采集设备配置方案

5、结论

电力设备测温越来越得到认可和重视，温度指标也成为电力系统遥测的一个重要数据，各种测温技术已经在电力系统大力推广应用。工程设计中应结合工程实际采用适合的测温方案，准确的记录电气设备的运行状况，保证电力系统的安全运行，增快社会经济的发展。