线缆无线测温模块 温控器无线 低功耗设计

江苏安科瑞电器制造有限公司节能控制分公司研发人员具有本科及以上，其中40%的人员为硕士，公司承担过项目一项。
无线测温技术的优势
由于高压电力设备的高电压、密闭性、不间断运行等特点，其温度测量方式与普通的温度测量方式不同。以前对于高压电气设备的测温主要采取以下三种方式。
（1）红外测温仪测温：由工作人员手持红外测温仪每天数次去采集数据，每次上百个点的温度，工作量大，精度低，甚至有些高压开关柜是封闭的，根本无法测到。
（2）蜡片测温：将蜡片贴在节点上，当温度过高时蜡片变色，需要人眼观察，也存在工作量大、精度低的问题。
（3）光纤通信测温：由测温点单片机将温度数字化后通过光纤传输至集中器， 集中器连接到计算机系统， 定时进行数据存储和**温报警。其缺点在于光纤在运行几个月 后会沉积灰尘等杂质， 降低绝缘强度， 反而给电力设备安全运行带来更大威胁甚至威胁到人身安全。
鉴于以往的测温方式的种种端，无线测温技术应运而生。无线测温系统具有配置灵活、运行稳定、抗干 扰能力强、功耗低等特点。该系统主要采用短程无线组 网方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在通信范围内可以随意添加、、移动测温终端。运行人员可在主控室对多种恶劣环境条件下的电气 设备温度变化情况进行远程在线监测预警，从而及时掌握电气设备运行状况。另外，无线测温系统后台可以电子地图的形式显示整个温度场的分布，可清晰发现温度异常点，判定故障隐患，进而提前采取措施， 避免事故的发生。

电力变压器是电力系统中用以改变电压的主要电气设备，长期工作在高电压、大电流、强磁场的环境中，使得热量聚集。变压器的温升既影响带负荷能力又影响使用年限，还会增加电力系统的损耗，如果散热不良还会危及设备的正常运行，甚至会造成故障。为了保证变压器安全运行，迫切需要能及时、准确地判断变压器的运行状况，实时监测变压器的温度变化，以及时采取适当措施，保证变压器安全、稳定、经济运行。变压器油温度是变压器安全运行的重要指标，按GB1094电力变压器标准设计的油浸式电力变压器，在GB/T15164—9d(油浸式电力变压器负载导则)中规定其热点温度基准值98℃，即在此温度下绝缘的相对老化率为1。在80～140℃范围内，温度每增加6K，老化率就增加1倍。在油浸式变压器中［1］，变压器油起着散热和绝缘的作用。当油温**过一定温度时，变压器油的氧化就会加速，并吸收更多水分。带有水分和杂质的变压器油，会缩短变压器的寿命，成为变压器可靠运行的隐患，严重时会导致电力事故的发生，因此运行时需要保证变压器的油温在规定范围内。
为了保证电力变压器安全运行，需要实时监测油温和绕组温度。关于变压器温度的在线监测，目前已经提出了多种方法，如上海电力学院开发的电力变压器在线监测系统［2］，使用气体传感器、电流传感器和红外线传感器分别监视变压器的氢气和一氧化碳含量、局部放电和温度变化。其他还有基于单片机的变压器绕组温度测控系统［3］，基于DSP的变压器温度系统［4］，干式变压器无线温度监测系统［5］等。这些系统都能实现对变压器温度的在线监测，但都存在着同样的问题:使用有线连接方式，由于受供电电源、安装场所、运行和维修环境等条件的限制，系统布设复杂;监测变压器状态的传感器位置固定，很难更改，而且监测点少，不便于扩展，不能保证数据的实时性和完整性，限制了对设备运行状态的正确评估、判断和决策。为了克服这些问题，本文提出使用无线传感网络来监测变压器运行中的温度变化，以保证变压器的安全运行。
无线传感器网络(WSNs)是由许许多多功能相同或不同的无线传感终端(或称为节点)组成，是以嵌入式技术为核心的数据采集与通信系统。每一个无线传感终端由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块等组成，能够实现对于多路温度传感器数据的实时采集，能够很方便地实现变压器的绕组温度和油温的检测。

功能要求
装置应具有实时测温功能。
装置应具有无线传输功能。
装置应具有设备自检功能，包括传感器自检、通信自检等。
装置应具有报警输出功能，用户可以根据需要自行设定预警、报警温度值。
装置应具有数据保存、数据输出、数据显示功能。
装置应具有通信接口，通过标准Modbus-RTU协议实现组网功能。
如果无线温度传感器采取电池供电方式，应具有电池低电压提示（电池电量提醒）功能，电池应具有防爆能力。
装置宜实现功能模块化、硬件小型化、标准化设计，便于现场安装及维护，不能影响相关设备的绝缘性能。 
装置在室外空旷地点或电波暗室内正常通信距离不低于100 m。

无线测温系统主要功能
1无线温度传感器
（1）每个温度探头具的ID号，实际安装使用时需要记录每个无线温度传感器的安装地点，并与编号一起存入测温后台数据库及集中显示装置中。无线温度传感器每隔一定时间自动发射一次监测点的温度数据，由集中显示装置收集并记录所在区域的温度数据并通过光纤传输至测温后台，发现异常立即报警，避免了人工测温方法存在的滞后、工作量大、不安全等问题，非常适合具有大量监测点的电厂，提高了电厂的自动化程度，减轻了人工测温时的繁琐工作。
（2）无线温度数据传输。无线温度传感器与测温终端之间的无线连接，既方便了系统的安装与维护，又减少了对电厂安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到提高。无线通信选择工作于ISM工作频率，对人体无伤害，对周围设备无电磁干扰，符合FCC标准和国家无线管理规定。
（3）无线温度传感器技术指标。①测量温度范围为-40-+125℃。②测量精度：0-80℃精度误差为±1℃，80-150℃精度误差为±2℃。③探头使用寿命为5-8年。④传感器绝缘强度为AC2KV1min。⑤阻燃性能：无线温度传感器250℃耐高温、绝缘阻燃型。⑥外观尺寸：传感器盒部分为80（长）×40.5（宽）×14.8（高），电池盒部分为68.5（长）×23（宽）×22（高）。⑦工作频率为2.4GHZ～433MHZ。⑧传输距离为250m（无阻挡）。
2集中显示装置
（1）集中显示装置功能特点。①采用高精度无线传输，既方便了系统的安装与维护，又减少了对电厂安全运行的影响，使系统的安全性、灵活性得到提高，并在高温高湿环境下具有强的长期稳定性。②可扩展性，每个测温接收通信终端接收容量为100个测温回路（每回路包含3个测温传感器），给以后扩容留有足够空间，而*增加新的接收装置。③仪表内部具有EEPROM，设定参数掉电不丢失；具有Watchdog芯片，程序跑飞自动复位；具有RTC实时时钟；具有以太网接口。④测量数值由高亮度TFT液晶显示屏直接显示；报警温度设定值直接在面板上设定。⑤自动检测传感器，无传感器信号时自动关闭受控元件。⑥安装方便，可安装在开关柜上，也可固定在墙壁或其它物体上。⑦抗干扰能力强，能准确识别和接收探头发出的温度信号，而不受其它设备的影响。
（2）集中显示装置技术指标。①接入测温点数为每台接入100回路（每回路包含3个测温传感器）。②通信方式为RS485接口（光电隔离）1个、433M无线接口1个、网络接口1个，通信协议为Modbus-tcp，同一间配电室内（无墙壁阻挡）300m可接收。④接收间隔时间为1s。⑤IO端口容量为2路继电器输出（报警、预警输出）。⑥工作电源为AC/DC220V，功耗不大于10W，工作温度为-20～85℃。⑦事件记录为循环记录报警事件。⑧温度门限为每个柜可单设置报警值和预警值。
3测温后台功能特点
测温后台为一台工控计算机，测温系统采用B/S结构，使用浏览器直接查看测温点温度，除需要安装浏览器显示插件外，并不需要额外安装客户端程序。
（1）能通过后台实时、直观地观察开关柜内断路器一次插头和电缆接头等电气接点运行温度的变化情况。
（2）通过接收到的所有现场检测数据，能自动生成开关柜内一次插头和电缆接头时间段的温度变化趋势、历史事件统计，及需要的曲线图和图表。
（3）报警温度可根据用户的实际情况自行设定，对到达预警值和报警值的监测点能弹出报警窗口，并语音提示报警。报警值的设置有以下几种方式：预警温度（**上限）、报警温度（**上上限）、某点温度**三相温度差别大（横向对比**限）、某点温度突然变化（趋势**限）。
（4）可保存温度数据和报警温度、时间等参数，实现历史数据查询。
免费维修更换： 在正常使用的情况下，保修期内造成的质量问题，可以实行免费维修或更换
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