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1、LT-3000 无线温度监测系统一、 电力系统高压设备温度监测的必要性随着现代社会的飞速发展，对电能的依赖性也越来越强，因而在电力系统运行中，对供电设备的可靠性提出了相当高的要求。电力设备通常工作在高电压和大电流状态，设备中存在的某些缺陷会导致设备部件的异常温度升高。造成温度与接触电阻值的恶性循环，最终会导致设备不能正常工作，甚至烧毁。我国每年发生在电站的电力事故，40%是由高压电气设备过热所致。所以温度是表征电力设备运行正常的一个重要参数，而实时对运行设备的温度监测则是保障其正常运行的最有效的措施。由于每个供电公司管辖的变电站众多，运行检修人员并不存在富余，所以其精力往往“被动”注意那些电压
2、等级比较高，比较重要的变电站和线路设备。对于众多的6KV,10KV,35KV设备关注的就比较少。以前不可能对每台运行设备的温度每天给予测量，只有停电检修时通过预防性试验来判断。而预防性试验又存在一些不确定因素。例如，对于小车式10KV触头为梅花爪真空断路器，由于回路电阻试验时，断路器退出运行推出来试验，这样的试验是能够保证断路器动静触头的回路电阻是否正常，但是运行时，往往发热的并不是断路器动静触头部分，90%的时候是断路器梅花爪与隔离插头接触不良造成的发热，而这确是无法通过预防性试验检测出来的。所以我国电力系统此类设备中，尤其是开关柜，在每年出现事故的比例还是非常大的。 高压开关柜内有裸露高压
3、, 且空间封闭狭小,无法对每台设备进行人工巡查测温,传统的红外测温仪、试温蜡片法、示温记录标签法等方法都无法解决这个问题。因而温度的无线传输和在线遥测显得越来越重要。我公司研制的LT-3000型无线温度监测系统，采用智能化高精度数字传感器，将其安装到开关柜内的带电接头触点上精确测温，在线测量该点温度后,以无线方式将数据上传,集中显示,并实现超温报警，准确及时的将潜在发热点的温度24小时进行监控，实现现场数据指示、远程智能化在线监测和预警功能。系统发现设备温度异常,自动远程报警,有效帮助运检人员监控电网中无人值守变电站高压设备运行状态，及时发现消除事故隐患.提高电网设备的安全性和可靠性，产生可观
4、的经济效益和社会效益。二、高压开关柜温度过高的几个主要原因随着电网的发展和设备技术的提高，10，35 kV系统开关柜在电网中已大量使用。而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温升超标问题。 开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。 目前，对电力系统内部使用的开关柜，国网公司严格遵守设备采购程序及技术政策，确保入网的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。运行中，负荷通常都不会达到开关柜的设计满容量，
5、开关柜的温升问题应该不会很突出，但是实际情况并不尽然。 数据证明，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据。而且，多数情况下温升超标时开关柜甚至远没有达到设计满容量。 开关柜实际温升超标原因分析 开关柜内部实际温升情况，尤其是母排连接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。主要有以下几点原因： 1、型式试验测得数据通常是在试验室完成的，持续时间不长，通常不超过8 h， 不具备温升累积效应，不能等同于长期运行并持续发热的设备。 2、不同金属的膨胀效应不同。钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质母线小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和
6、收缩程度将有差异而产生蠕变，也就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。实践证明，当接头处的运行工作温度超过80时，接头金属将因过热而膨胀，使接触表面位置错开，形成微小空隙而氧化。当负荷电流减小温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环.3、连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若
7、材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导体接触效果。4、选用的导体材料电导率不满足要求，多数属于导体原材料纯度不够。5、现场的其它因素，比如可能存在安装检修工艺不当，如母线在加工、连接、安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专用电力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。 开关柜型式试验中的温升数据，并不能正确反映运行中的开关柜实际温升水平，特别是长期运行负荷比较重的开关柜，由于长时间温升的累积效应，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据。部分制造厂对开关柜实际运行中的温升水平并
8、没有深入地研究，比如大多数厂家给额定3150A的开关柜按照2500A的标准启动风扇，在开关柜经历长时间的高负荷运行后，再采取这个标准是不合理的，通常是风扇没有启动，温升早已超标了。所以，选用开关柜设备的时候，不能盲目相信制造厂的试验室数据，在日常运行维护管理中，也不能盲目套用试验室的数据标准。实践经验，往往也是非常重要的。只有重视实践，并不断针对实际情况，分析解决问题，才能真正把对设备的安全运行管理工作做到实处。三、各种测温方式的比较电力设备温度在线监测的困难在于：发热点通常处在高电位运行状态、发热点布局和设备结构复杂、发热点数量多，目前国内对电力设备的温度监测方法存在明显的不足和受到很大的限
9、制。以下是国内外几种测温方式的比较说明1、普通测温：常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。 我们拟开发的无线测温系统具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度。2、红外测温：红外成像仪无法透过柜门测量内部设备，开关柜运行时必须关闭柜门，导致红外方式无法测量。如果用有线的方式把红外仪安装在开关柜里，则安装不便且有线会导致很多高压绝缘安全隐患。无线测温系统温度传感器直接安装到带电物体的表面，可在封闭的柜体内直接测量设备温度后，以无线方式传出，不会影响绝缘和耐压。3、光纤测温：光纤式
10、温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折，易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低，线路连接传感器会改变电气爬电距离，且在柜内布线难度较大，造价高等缺点，用于开关柜测温具有很大的局限性。 LT-3000无线温度监测系统采用无线方式传输，没有复杂的引线，彻底隔离，超低功耗设计，不会对现场继电保护等设备进行干扰，也不会被其干扰能稳定工作，不会影响设备绝缘和耐压，且造价低廉，有利于推广。四、LT-3000无线温度监测系统性能特点 高精度温度传感器 采用进口数字式测温传感器，抗干扰能力强，直接接触法测温，能快速准确的监测温度变化。 实时
11、在线温度监测 温度传感器实时（24小时在线）处于测量状态，在线监测各温度点的变化，按照采集时间间隔上传温度值。当温度超过报警温度设定阈值或温度异常变化时，立刻启动发射上传数据报警。也可随时通过上位机软件或主控接显仪修改传感器的设置参数。 超低功耗设计 温度传感器休眠电流4A，温度检测电流100A，接受数据电流2.5mA,上传数据电流20 mA。采用进口军工专用高能电池供电，通常能用6-8年。10mW的微小发射功率对电力设备（如继电保护）的辐射骚扰完全无影响，不会干扰运行设备和被运行设备干扰。 全面的预警功能 可对每个温度传感器的温度报警值进行设定，也可设定异常温度报警范围（如1S温度变化2）。
12、还能预知及报警电池电量。 双电源供电 无线中继器和主控接显仪除可用系统AC220V电源外，还可提供备用电池设计。及时在供电异常的情况下，系统也能正常工作，准确可靠监测温度。 标准化接口设计 配套上位机数据库软件，485USB接口可方便与各系统的局域网广域网相连,融入智能电网电力自动化智能控制系统。五、系统组成结构 系统主要由无线温度传感器、无线中继器（备选）、主控接显仪、温度预警监测工作站四部分组成。 无线温度传感器 无线中继器 主控接显仪无线温度传感器 由控制单元，无线数据传输和温度测量三部分组成。测量温度后，将温度数据通过无线方式传递给测温通讯终端，主要安装在容易发热的电缆连接处、变压器与
13、开关的表面。每个无线温度传感器具有唯一的ID编号，实际安装使用时需记录每个传感器的安装地点，并与编号一起录入温度预警监测工作站计算机数据库中。传感器每隔一定时间（可以事先设定）自动上传一次监测点的温度数据，发现温度异常立即报警，可不受发送周期限制。主控接显仪 安装在集控室内，负责接收各无线温度传感器发送出的温度数据，并通过总线连接，把数据上传到温度监测工作站管理计算机，并响应温度预警监测软件各种命令。无线中继器 当现场条件非常极端恶劣（如铁门非常多且严实），数据传输距离肯定会变短，这时可加装无线中继器，起到扩大无线传输距离的目的。无线中继器是否配置，视现场情况而定。温度预警监测工作站 温度监测
14、计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热或急剧升温至事先设置的报警温度值时立即报警。软件主要功能如下： 显示实时温度数据和最高温度数据的功能，也可查询某个时间段的历史数据，并绘制曲线，以图形化的方式反映状态量的变化情况。 可通过软件调节下位机和温度传感器的温度报警阀值和测量时间。 系统中温度传感器将采集的温度数据无线传输给主控接显仪（或通过中继器，再传给主控接显仪），然后上传给变电站内本地计算机，然后通过网络传输到局控中心，实现WEB网络监控。本系统采用分层，分布，分散式结构：分层 系统分三层：数据采集层（
15、由无线温度传感器、无线中继器（可选）、主控接显仪组成）、通讯层（无线数据传输交换）和计算机管理层（计算机预警工作监测站）。数据采集层负责数据的采集，通讯层通过以太网方式传输数据。计算机管理层实现站级协调、优化控制和实时监控的功能。分布 通讯层以站内主控接显仪为对象，面向综合分析变电站对信息的采集要求，分布式配置各独立变电站。各站完全独立，然后通过网络通讯实现统一监控。分散 数据采集层以站内各温度采集点为对象。做到各位置的分散。这样分层、分布、分散的系统结构具有明显的优点：提高了系统可靠性和灵活性，任一部分设备有故障时，只影响局部。如某一传感器有故障，只影响这一温度点的温度监测。不影响其他点的正常工作。这样维护也很简单，只需针对故障点，不需系统检测。六、系统技术参数无线温度传感器频率范围427-470 MHz（免申请）传输距离01000m数据速率9600bps发射电流20mA(峰值)整机睡眠电流4A工作电压2.13.6V最大发射功率10mW测量范围、精度-55+125 0.125(显示精度0.5)测量时间间隔可由远程软件调节时间间隔，1分钟到6小时可调，在测量时间间隔内温度超过预设阈值可立刻启动发射上传报警温度设
