摘要：随着我国经济的发展，社会用电量也日益增加，承载着大电量输送任务的高压电气设备如变压器、互感器、刀闸、高压开关柜、电缆等的电力负载也在迅速增加。在长期运行过程中，电网中众多高压气设备之间的结点，会因氧化腐蚀而老化或因紧固螺栓松动等原因致使接触电阻增大，并随着负荷的增大而发热、升温，直至酿成事故。针对基于物联网技术的高压结点测温系统进行研究，填补了国内有关技术的空白，为高压设备结点温度的实时监测、自动报警提供了一种先进的、行之有效的技术手段。基于物联网技术的高压结点测温系统的推广使用，可以为各种高压电气设备在不同环境下的正常使用提供技术依据，从而为巡线检修、设备保养和更换提供科学依据，进而预防发生因温度过高而引起的设备爆炸和损坏。
关键词：物联网技术；高压电气结点；温度监测系统；研究
1前言
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息领域革命性发展，是具有巨大发展潜能发展的新兴产业之一。是通过装置在物体上的传感器、电子标签等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与因特网连接起来，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，既可实现人与物体之间的信息交互，也可实现物体与物体之间的信息传递。对信息具有的全面感知、可靠传输和智能处理大基本特征，适用于各行各业的智能化业务需求。当前各级供电公司对高压电气的测温均采用手持红外测温仪前往现场进行人工采集温度，该测温方法无法实现远程实时自动采集温度及自动报警，且耗费大量人力、物力，因此已经远远不能适应电力系统自动化和无人值班变电所安全运行要求。
2项目研究背景
上世纪90年代以来，国内外普遍采用的测温方式是利用远红外测温仪，通过人工巡视的方式定期对电气结点进行温度监测。这种测温方式一方面浪费了大量的人力，另一方面无法做到对温度的全时监控。
近年来，随着无线传感网技术的发展，一些公司开发了无线分布式结点测温系统代替以往的人工方式，实现全自动监控电力系统温度分布。
这些产品普遍使用接触式温度测量芯片，其技术原理要求传感器与待测电气结点接触实现等电位的安装。以这种方式安装的测温模块函待解决的主要问题是在高压电力设备断电或上电的瞬间，测温电路被瞬时电磁场脉冲的浪涌冲击不可逆击穿，导致模块毁坏，不能在复杂环境下提供长期稳定的有效工作。
针对电气设备对在线测温技术的要求和现阶段各种技术手段存在的问题，我们开发了新型高压电气设备结点测温系统，该系统基于物联网技术和近距离红外测温技术，一方面实现对电气结点的全自动全方位温度监控另一方面实现温度探测模块与高压线路的绝缘，极大地提高了温度探测模块对电力系统上电和断电瞬间的瞬时脉冲的抗冲击能力，保障了监控系统的可靠运行。
基于物联网技术的高压结点测温系统可以及时发现高压电气设备结点温度的变化，自动报警，从而保证高压设备的可靠运行，这将是高压设备电气结点状态监测技术实用化的巨大飞跃，使高压电气设备结点温度实时监测有了切实可行的手段，彻底改变了目前对当前高压电气设备结点测温人工进行的现状，极大促进了高压设备带电状态监测技术的发展。
3项目研究内容
高压电气设备结点测温系统主要由:无线测温探测器、转矩转换模块、数据集中单元和专家分析软件等组成。
该系统能与电力系统生产MIS及综合信息采集系统实现无缝连接，资源共享，在线实时自动监测电气结点发热温度等参数。
重点研究解决：
1）基于物联网技术、近距离红外技术的测温探头，工作温度达到125°C。
2）微功耗无线电技术，在高电压强电磁场干扰下，测温探测器的数据收发距离最大可达200m}）工作频段不能对变电所继电保护和自动装置造成干扰。
3）在高电压电气结点上，测温探测器不发生尖端放电，不影响数据采集、发射和无线远传。
4）测温探测器采用高效铿电池供电，可持续供电时间不低于4年。
5）数据集中单元与其它系统的无缝连接，如:调度系统、生产MIS系统等。
6）该系统主要用于发电厂、变电所电气结点发热温度的在线监测，也适用于其他领域的温度在线监测。
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4项目研究关键技术
1）测温探测器采用特种耐高温复合材料，全封闭外壳结构，随机高效铿电池及电子模块集装于机壳内，便于在电气结点上安装。
2）测温探测器与电气结点可以通过螺钉或者磁吸安装在室外变压器易发热的连接点位置或者开关柜内的相线上，抗电磁场干扰能力强、运行安全可靠。
3）测温探测器最高工作温度为125°C，而电气设备安全运行的结点发热温度要求严格控制在95℃以下，测温探测器工作稳定可靠。
4）系统采用免维型设计，测温探测器耗能小，内附电池一般可用4到6年、整机寿命在5年以上。
5）测温探测器采用物联网技术，数据传输可靠，无误码，且功率微小，从而保证不影响变电所继电保护和自动装置的正常运行。
6）测温探测器由于采用了近距离红外技术，温度测量准确可靠误差极小。
5项目研究方法和技术路线
5.1研究方法
1）测温系统工作的稳定性:报警应及时、准确可靠。系统设置了电气设备结点温度监控两个限值，比如:85℃为运行最高允许温度（发超温预警信号），95℃为结点发热极限温度（发超温危急报警信号。
2）测温探测器的抗电场干扰能力的强度:测温探测器采用了耐高温的特种复合材料制作的全封闭外壳结构，近距红外测温模块、信号识别处理模块、通讯模块集于机壳内，抗电场干扰能力强，在电气结点上安装应可靠简便。
3）耐高温试验:测温探测器内元件的最高工作温度为125°C，而保证电气设备安全运行的结点发热温度要求严格控制在95℃以下，运行中一般不会出现125℃的情况，因此传感器在95℃条件下工作应稳定可靠。
4）系统整组功能测试:系统接收数据集中单元、计算机管理系统与变电站集控中心链接，共享数据资源，实现结点发热温度实时数据的实时监测、分析、积累运行资料建立电气设备运行档案。
5.2技术路线
坚持科技创新、高效实用的技术路线，按以下总体思路循序渐进:
1）根据实际需求，提出总体思路，确定总体设计方案。
2）进行基于物联网技术、近距离红外技术的测温探测器、数据转换模块、数据集中单元和通信单元硬件设计及能量供应系统设计。
3）样机试制。
4）专家分析软件设计。
5）结构件设计及制作。
6）单元模块测试及整机系统调试。
7）高压试验室动态模拟试验。
8）系统验收。
6结束语
该项目实施后，达到了在线实时远程智能监控的要求，大大减轻了劳动强度，提高了工作效益，而且克服了人工巡检不能做到及时完全到位的缺点，它不仅可以取代人工巡检，而且做到实时监测电气结点的发热状况并实现超温预、报警功能，提高了电气设备安全运行水平和供电可靠性。
发电厂、变电所运行中的电气设备可以得到全天候24小时监控结点温度，系统设置55℃为正常运行温度、70℃为运行允许温度，监测数据每隔1小时发送一次，当结点温度达到85℃（运行最高允许温度）时，温度监测系统在30s之内发送超温预警信号；当结点温度升到95℃（结点发热极限温度）时，温度监测系统即时发送超温危急报警信号。
参考文献
[1]李德孚.户用小型风力发电系统现状与发展(上)[J].节能与环保，2005(6):14-16.
[2]许颇，张兴，张崇巍，等.采用Z源变换器的小型风力并网逆变系统[J].一电工技术学报，2008,23(4):93-97.
[3]付勋波，郭金东，赵栋利，等.直驱式风力发电系统的仿真建模与运行特性研究[J].电力系统自动化，2009,29(2)；1-5.
论文作者:刘瑞林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/14
标签：测温论文; 结点论文; 温度论文; 高压论文; 技术论文; 探测器论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第3期论文;