概述
電力設備安全可靠性是超大規模輸配電和電網安全保障的重要環節，對電網電力設備進行安全運營實時監控成為必要。長期電網運行數據表明，電網電氣設備故障大多是由于大電流運行、設備老化、絕緣水平下降等原因導致設備在高溫條件下運行，進而引發燃燒，爆炸等嚴重后果所造成。
在電力系統中，高壓電氣設備的溫度變化是一個非常重要的指標，它關系到電力設備能否安全穩定運行。在高壓電氣設備運行過程中，電氣設備接點由于設備制造、觸點氧化、電弧沖擊等原因，會導致接點的接觸電阻增大，使溫度上升。當溫度上升到一定程度后，設備的機械強度和電氣強度會出現下降，嚴重時會導致電氣設備的短路，甚至造成設備的損毀，嚴重威脅電網的安全運行。對電氣設備的溫度進行實時監測，可以幫助值班人員盡早發現問題，消除隱患，確保電力系統的安全運行。
一次開關柜設備是為了保障操作人員以及配電系統的安全而設計的，當開關柜內部元器件老化/劣化時，流過的負載電流會造成局部過熱，并最終形成電弧事故。電弧爆炸的威力十分巨大，往往造成人員和生產巨大的損失。
通過監測開關柜設備中發熱接頭的運行情況，可有效防止開關設備因發熱而引發事故；但由于柜內具有裸露高壓帶電體，且空間狹小，無法進行人工巡查測溫，通常的溫度測量方法不能使用。安裝HFP30系列無源無線數字測溫系統為，不但為今后開關設備穩定可靠的運行提供了保障，也方便了設備安全管理，同時提高了電網運行管理效率。
HFP30系列高壓無源無線溫度在線監測系統主要技術特點及應用目標：
無源 | 測溫傳感器免電池, 無需CT取電；測溫傳感器工作電能取自高壓電場。 |
無線 | 測溫傳感器與數據收集器間的通信, 采用無線射頻通信技術；無線通信距離在無遮擋時可達到200米。 |
數字 | 測溫傳感器內置微型集成電路IC，傳感器帶獨立ID地址，溫度數據信號傳輸由數字化無線通信協議模式實現。 |
測溫 | 應用于環網柜（RMU）電纜頭測溫、空氣斷路器開關觸頭測溫、高壓母排測溫、隔離開關銅排測溫、刀閘測溫、電容器接頭測溫、變壓器接頭測溫、高壓輸電線路測溫、高壓電抗器測溫。 |
常見測溫方案比較
測溫方法 | 無源無線測溫 | 聲表面波測溫 | RFID測溫 | CT取能測溫 | 電池無線測溫 | 紅外測溫 |
供電及傳輸方式 | 高壓感應取電 無線傳輸 | 射頻感應取電 無線傳輸 | 射頻感應取電 無線傳輸 | CT感應取電 無線傳輸 | 電池供電 無線傳輸 | 無需供電 |
感溫方式 | 直接接觸 | 直接接觸 | 直接接觸 | 直接接觸 | 直接接觸 | 非接觸式 |
適用范圍 | 斷路器、母線電纜接點、母排、架空輸電線路等 | 斷路器、母線電纜接點等 | 斷路器、母線電纜接點等 | 斷路器、母線電纜接點等 | 斷路器、母線電纜接點等 | 易熱點測溫 |
施工 | 簡單方便 | 簡單方便 | 簡單方便 | 需按測點尺寸選配不同型號 | 簡單方便 | 人工現場測量 |
優缺點 | 穩定性好； 只要線路帶電設備即可正常工作； 溫度測量準確； 無電池，免維護； | 穩定性差； 易受電磁干擾，無線傳輸距離短，運行中掉線；測量精度差，容易發生溫度跳變，導致誤報；無法校準標定 | 穩定性一般； 體積小； 穩定性一般； 由于RFID電子標簽具有反向反射性特點，使得在金屬物體表面應用比較困難； | 受測溫點負荷波動，空間體積限制，取能穩定性差，故障率很高；在測溫點負荷電流較小情況下無法正常測量溫度； | 電池在高溫環境中可靠性存在問題，易損壞；定期更換電池，增加成本； | 體積大，成本高，精度差；無法實時在線測量；無法繞射透過遮擋物，需對準被測點，在很多位置受限； |
工作原理
本系統基于高壓電場感應取電。這種取電方法不同于電流感應CT取電法。電流感應CT取電線路上必須要有電流，如果線路上無電流或電流較小，則無法取電，設備無法工作。高壓電場感應取電不需要電流，只要有高壓電壓就行。其工作原理如圖3-1所示。
圖3-1 電場空間取電原理圖
武漢朗開智能科技有限公司根據高壓電場感應取電原理自主研發出高壓無源無線溫度在線監測系統。
高壓無源無線溫度在線監測系統由無源無線溫度傳感器（測溫探頭）、無線集中器（無線數據接收器）組成，可應用于各種高電壓配電設備的溫度在線監測，如移開式戶內開關設備的母排測溫，環網柜電纜接頭處絕緣塞測溫，也可應用于高壓輸電線路、高壓隔離開關觸頭、變壓器出線等高壓電器的溫度在線監測。
技術特點
l HFP30高壓無源無線溫度在線監測系統基于高壓感應取能技術實現測溫及無線數字化通信方式；
l 具備ID標識碼, 無線通信距離遠。
l 無源測溫傳感器免電池、免CT、數字測量、數字傳輸；排除了電池隱患，抗干擾性好，高效、穩定；
l 無源測溫傳感器免維護，可直接與現在產品進行一體集成或封灌成一體；
l 無源測溫傳感器采用無線通信方式，高壓隔離, 安全可靠；方便施工和維護。
全絕緣式電纜附件（絕緣塞）測溫系統
參考標準
l 《GB/T11022-2011 高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》第4.5.2節對溫升有具體要求。
l 《Q/CSG XXXXX.X-2013 高壓開關柜溫度在線監測裝置技術規范》企業標準
可應用于環網柜、箱式變、電纜分支箱等各種高壓電氣設備電纜頭的溫度監測。
應用場景
技術特點及優勢
目前市面上已有的電纜頭無線測溫系統大多采用獨立的測溫傳感器，傳感器采用捆扎的方式安裝在電纜頭的外表面層上。此類無線測溫系統存在以下問題。
1， 采取捆扎式安裝的傳感器，在設備運行一段時間后會造成傳感器不牢固，甚至會從測溫設備上脫落，造成安全事故。
2， 測溫傳感器僅與電纜頭外表接觸，測得的溫度與電纜頭的實際溫度有較大的偏差。
3， 傳統傳感器采用電池供電，電池存在使用壽命的問題要定期更換，甚至有安全隱患（高溫時爆炸）的可能。
武漢朗開智能科技有限公司研發的無線測溫解決方案，采用高壓感應取電技術以及低功耗數字化無線技術，研發生產出免電池、免維護、體積足夠小的測溫模塊。此測溫模塊澆注至絕緣塞中，和原始絕緣塞外觀尺寸無任何變化。
電纜附件在安裝完成后，絕緣塞是與電纜接頭緊密接觸的，所以將測溫傳感器內置于絕緣塞中，測量的溫度是電纜接頭的實際溫度。
系統組成結構
HFP30溫度在線監測系統由溫度傳感器、溫度采集器及通信管理機組成。溫度傳感器從電纜接頭處測溫點進行溫度信息的采集，并將采集到的溫度信息進行數字處理后，通過數字無線鏈路主動發送給溫度采集器。溫度采集器將接收到各測溫點的溫度信息上報給通信管理機，由經通信管理機通過以太網上傳至數據服務器。數據服務器將數據進行存儲分析，并繪圖等處理。
產品技術參數
溫度傳感器參數 | |
溫度測量范圍 | -30℃～135℃ |
溫度測量精度 | ±(標準讀數×1% + 1℃) |
分辨率 | 0．1℃ |
傳感器尺寸 | 內置于絕緣塞內 |
取電方式 | 感應取電，無需電池，CT |
測量周期 | 上電初始小于20分鐘，測量周期小于3分鐘 |
射頻標準 | 2.4GHz |
溫度采集器參數 | |
可管理溫度傳感器數量 | 最多12只，默認3只 |
顯示 | TFT LCD，帶背光 |
通信接口 | ModbusRTU從機，波特率可配置 |
工作電源 | AC 220V ±20%或CT取能裝置供電 |
功耗 | 小于5W |
工作環境 | 溫度：-25℃～55℃ 濕度：5%～95%無凝露 |
存儲溫度 | -40℃～80℃ |
安裝位置及配置
安裝部位：環網開關的3相電纜頭為發熱敏感位置,建議加裝無源測溫傳感器。
安裝方法：使用帶測溫功能的電纜附件（測溫傳感器已經澆注在絕緣塞內），正常安裝方式。
數量配置：單只溫度采集器，可配置為接收3～6個溫度點的數據。
開關柜斷路器觸頭或母排測溫系統
安裝位置及配置
? 測溫節點：
n 高壓開關柜斷路器上、下觸頭
n 高壓刀閘開關觸點
n 高壓電纜接頭
n 母排連接點
n 高壓設備存在接觸電阻的連接點
? 測量節點示意
? 測溫點圖例展示
系統組成結構
產品技術參數
技術參數同絕緣塞
高壓輸電線測溫系統
傳感器技術參數
溫度傳感器參數 | |
適應電壓等級 | 35kV及以上 |
溫度測量范圍 | -30℃～120℃ |
溫度測量精度 | ±(標準讀數×1% + 1℃) |
分辨率 | 0．1℃ |
取電方式 | 電壓感應取電，無需電池 |
測量周期 | 上電初始小于20分鐘，測量周期小于3分鐘 |
射頻標準 | 2.4GHz |
傳輸距離 | 150米 |
接收與轉發裝置技術參數
接收與轉發裝置參數 | |
可管理溫度傳感器數量 | 最多60只 |
通信方式 | GPRS |
工作電源 | CT取電裝置供電 |
功耗 | 小于3W |
工作環境 | 溫度：-25℃～85℃ 濕度：5%～95%無凝露 |
存儲溫度 | -40℃～80℃ |
7.3 CT取電裝置技術參數
CT取電裝置參數 | |
最小工作電流 | 50A |
工作電流 | 1000A |
最小輸出功率 | 3W |
取電CT重量 | 3kg |
現場安裝照片
傳感器外形圖
傳感器外形圖
安裝在500kV輸電線路上
安裝在500kV輸電線路的引流板上
安裝在500kV輸電線路的引流板上
接收與轉發裝置
高壓隔離開關測溫
高壓電抗器測溫
鐵路牽引變電站測溫
幾種傳感器外形
