高压电力无线测温系统研究与方案设计

电力系统的一次电气设备一般由断路器、变压器、电缆、母线、开关柜等电气设备组成。其相互之间由母线、引线、电缆等连接,由于电流流过产生热量，所以几乎所有的电气故障都会导致故障点温度的变化。例如在发电厂中电缆接头、电缆中间连接处、高压电缆的局部放电、高压开关柜的动静触头及其他连接处等高压位置过热是大型事故的征兆，也是电厂事故多发的重灾区。

一、监控的意义和必要性

现代工业中，工作温度的升降反映了设备运行状态和许多物理特征的变化，工业设备运行异常或故障通常表现出温度的异常变化。因此工业设备运行温度监测是设备安全监控最为有效、最为经济的手段，对设备的安全运行具有重大意义。多年来由于技术水平的限制使电力系统安全运行水平受到一定限制，虽然我们曾利用红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、传统的点式测温系统希望解决上述问题，但都无法实现开关柜内如断路器、刀闸连接点和触头的测温，对全封闭式金属铠装柜更是无能为力，高压无线测温系统彻底地解决了这一疑难杂症，实现了电力系统一次运行设备的实时在线监测，通过对设备实时数据的分析和预测，防止事故的发生，真正地做到了防患于未然。其次也为今后实现状态检修，提高检

修效率，降低检修成本起到关键的作用。

二、系统实现方案设计

为解决以上问题，我公司研发设计了ZR-WL2000高压电力无线测温系统。系统由ZR-WLT200无线测温采集器，ZR-WLR200无线测温汇集终端和ZR-WLS200无 线测温监控软件组成。系统架构如图一所示：

1.无线测温采集器

无线测温采集器由温度采集和温度无线发射两部分组成，采用低功耗CPU技术，先进的传感技术、无线通讯技术、自动化控制技术、数字识别技术、抗电磁干扰技术等设计，可对多种恶劣环境条件下的温度进行测量，并实现远程智能化在线监测和预警。可根据开关柜或变电站内需要测量的点数来配置无线测温采集器的数量，柜内一般为3、6、9、12个点。

2.无线测温汇集终端

无线测温汇集终端可以接收多个无线测温采集器发送来的数据，并对接收到的数据进行显示、记录和保存。当接收到的温度超过预设告警值时，汇集终端输出告警信号，提醒工作人员及时采取措施，保证电力系统的安全可靠运行。无线测温汇集终端还可带RS485通讯功能，实现远程自动化管理。

3.无线测温监控软件

监控软件实时对各汇集终端进行监测，并将接收到的温度数据进行整理，显示到指定的测温点位置。监控软件可以存储各测温点的历史温度数据，点击设置，可以查看日温度、月温度、相间温度对比等曲线图。

当系统监测到的温度≥48℃时，屏幕显示“温度高预警”并闪烁，提示XXX监测点的温度升高，加强监视。告警界面如图二所示：

当系统监测到的温度≥60℃时，屏幕显示“温度超高报警”并闪烁，提示XXX监测点的温度超高，应减负荷或停电检修。告警界面如图三所示：

三、系统中核心元件介绍

1.超低功耗单片机MSP430F123

MSP430F123是美国德州仪器有限公司生产的一款超低功耗MCU，其技术指标如下：

1)低电源电压：1.8-3.6V;

2)超低功耗：

关闭模式(RAM保持)：0.1μA;

待机模式：0.7μA;

活动模式(1MHz，2.2V)：200μA;

3)五种低功耗模式(LPM0-LPM4);

4)从待机模式唤醒时间：6μs;

5)16位精简指令集，125ns指令周期。

2.高可靠性数字传感器DS18B20

1)全数字温度转换及输出;

2)先进的单总线数据通信;

3)12位分辨率，精度可达±0.5℃;

4)检测温度范围为-55℃~+125℃;

5)内置EEPROM，限温报警功能;

6)64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。

四、现场安装及运行图

五、结语

本文对高压电力设备开关接点的无线测温系统设计进行了归纳总结，并列举了一些典型应用实例，本系统已在辽宁、山东、山西、云南、新疆等地区的电力、冶金、化工、水泥、钢铁等领域中得到广泛应用，运行稳定可靠，获得了用户的赞许，为大面积的推广打下坚实基础，也为电力系统向智能化过渡做出其贡献。

参考文献：

【1】MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践 沈建华 杨艳琴 编著

北京航空航天大学出版社 2008

【2】基于CC2430和DS18B20的无线测温系统设计

【3】MSP430F123.pdf