安科瑞 马香霞

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：变电站是电力传输中必不可缺的一个环节，其有着配电和变电的重要功能。但变电站在运行过程中，会有很多因素导致设备温度过高，大幅降低了变电站运行的稳定性。现有的测温技术手段存在报警不及时、定位精准差以及诊断能力差等缺点。针对上述问题，设计了一套基于无线通信的自动测温系统，对变电站各设备运行进行实时监控，不仅可以让相关运维人员实时了解变电站运行状况，也能精准预警故障。

关键词：变电站运行；无线通信；自动测温

引言

变电站是连接整个电网的基础，发挥着变电和配电的重要功能。由于各种历史原因，我国很多变电站整体配套设施老旧，加上人为和环境的影响，使变电站的安全可靠性受到极大的威胁。尤其是近几年，我国输变电的故障发生率逐年升高，通过分析多起变电事故相关数据可知，处于特高压或高压运行状态下的变压器故障发生率较高，并且电压等级越高，故障的发生率越大，同时高压环境下的变压器维修和诊断费用也较高。大部分故障会引起设备温度过高，设备的高温度又会引起绝缘老化，降低材料的耐压能力和机械强度等一系列恶性循环，所以需要对整个变电站进行实时温度监测。

一变电站设备运行温度过高的原因

引发变电站设备温度过高的原因很多，下面将从设备的生产到运行整个环节中对温度过高的原因进行仔细分析了；

（1）设备的施工方面不符合预期要求，例如螺栓的紧固度不够。为了避免此类问题需要对设备进行运行前检查。

（2）设备连接处未按要求打磨导致接触不良。因此需要提高施工工艺的要求。

（3）由于运输过程中的振动，设备表面发生变形导致其不平整，造成接触不良。

（4）设备在运行的过程中，表面金属发生化学反应，其成分发生改变导致接触不良。

（5）户外设备受到恶劣天气的影响后，设备表面发生改变，导致非正常运行。

（6）设备的连接处在外力作用下产生缝隙，从而对设备运行造成影响。

（7）在设备内部运行发生故障后导致故障电流增大，电流的热效应损伤设备。

以上几种原因将导致设备的非正常运行，严重时造成巨大的经济损失。在变电站中故障主要发生在隔离开关、套管、母线、电缆等设备的连接处。数据显示，变电站每年发生多起此类事故，因此，为了防止设备发热导致事故发生，这些设备的连接处成为巡检人员日常巡检的重点部位。对设备的测温不仅可以了解设备是否有故障，而且能够对其运行状态进行监测。当设备带电运行时，由于设备内部运行的电流效应，温度略高于周围室温。然而当温差过大时，便可以判断设备本身存在缺陷，或者其运行过程中发生短路故障造成电流增大。设备发热将导致设备使用寿命减少，其绝缘老化程度加重，因此，对于设备的测温巡检变得十分重要。

二无线测温系统介绍

电力设备无线测温系统由三部分组成：无线测温传感器、无线测温通信终端及主机，如图1所示。无线测温传感器安装在一些容易发生故障的设备连接处，如断路器、套管、电缆等，传感器通过无线射频技术将连接处的温度数据传输至通信系统，再通过该系统将数据传输至后台主机。变电站的巡检人员可以通过后台主机的测温平台查看所有的温度数据。无线测温系统的安装可以让巡检人员减少人力消耗，随时可以监测到变电站设备的温度数据。其次，测温系统的测温结果更加及时，可以通过各种温度参数绘制测温点的温度曲线，并将所有数据保存90天左右，便于巡检人员对于设备运行情况的判断，排除未知隐患，增加安全性。

与传统的人工测温巡检相对比，无线测温系统能在恶劣天气或是人员配置紧缺的情况下稳定工作，随时可以通过主机看到设备温度状况。根据以往的规定，人工测温巡检不能在打雷下雨的状况下进行工作。此外，人工测温巡检可能出现遗漏设备检测的情况。两种情况都将造成安全隐患。无线测温系统包含的报警系统可以根据设备温度的数值进行报警，用语音发送及时提醒运行维护人员进行抢修，提高检修效率。电力设备无线测温系统的优点：

1）不受恶劣天气影响，可以随时进行温度监测；

2）大幅减少人工测温巡检人员及运行检修人员的工作量；

3）测温系统绘制的温度曲线能够预测设备老化及绝缘状态；

4）通过温度历史记录可以了解设备运行状态；

5）报警系统可以及时提醒检修人员进行抢修。

三自动测温系统搭建

1测温基本原理

线夹测温传感器采用射频的方式，克服了变电站的强磁场的干扰，运用纳米级定时器解决了传感器设备长时间运行的问题，并且采用安全加密算法将远端传感器数据安全可靠地发送到汇集单元。汇集单元对传来的传感器数据进行处理，运用加密算法对数据加密，通过4G模块将数据发送到主站。主站对输入的传感器参数，通过算法对线夹、金具的温度数据进行处理。传感器将线夹温度直接通过2.4G上传给汇集单元。汇集单元通过4G网络远传到主站进行数据分析与处理。表1为线夹测温传感器中采集单元的基本参数，图2为线夹测温传感器的结构示意图。线夹测温传感器采用国密SM1/SM7芯片加密，保证数据传输的安全性；采用无线传输方式，避免了大规模布线；测温精度高、测温范围广，长期运行无需调校。

2系统框架

设计的变电站设备温度无线监测系统包括温度的采集、分析、去杂、存储等过程，并对实现无线监测系统的模块设定了一定的延展性，以保证能够顺利添加后续功能。系统框架如图2所示。数据采集模块：作为变电站温度无线监测系统运行的基础，数据采集模块能够对数据进行合理的收集并传输，并保证数据的完整性、真实性、实时性及可拓展性。数据存储与告警处理模块：温度数据处理的核心，一方面能够对多角度的温度数据进行实时的整合及数据分析，另一方面也能为后续的温度数据的应用提供宝贵的数据支撑。

四安科瑞温度在线监测系统解决方案

1、概述

电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循****Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

2、应用场所

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

3、系统结构

温度在线监测系统结构图

4、系统功能

测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

1）温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

2）温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

3）运行报表：查询及打印各测温点指定时间的温度数据。

4）实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

5）历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

5、系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。