变电站设备温度实时监测与分析系统

温 度 保 护 装 置
61850
Modbus协议接口 无线无源温度传感网络
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无线无源温度传感网络
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常规温度传感器的不足 热敏电阻/点偶的方式：缺点在于无法无线无源，即使采用
无线发送模块，在电网的磁场、电场和热场复杂情况下，抗干扰能力弱而 无法正常工作。
采用光纤方式：缺点在于光纤属于有线方式，会破坏既有设备构
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全图形监测主页
基 于 主 接 线 图 的 温 度 监 无 线 无 源 传 感 网 络 监 测 全系统 综合监视 主 站 侧 通 信 状 态 监 测 支路 监视视角 设 备 温 度 变 化 趋 势 分 析
温度数据分析
设 备 温 度 分 告 析 警 阈 值 范 围
设 备 温 度 预 测 分 析
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问题的提出

对于开关柜接头触点的温度监测尚没有有 效方法解决，作为监测的替代方式，通常采用
效率低且代价高的人工红外探测巡检方式，实
时温度监控成为目前智能电网的一大难题。
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开关柜温度监测解决方案
变电运行、检修人员 PMIS信息系统
变 电 站 实 时 监 测 网 络
协 议 接 口
温度监控与数据 分析系统
综 合 数 据 网
现 地
间隔层（温度数据采集与协议转换IED） UDP/MODBUS 过程层（高压开关柜，SWA传感器，射频接收发射装置 ，读写器）
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系统软件的功能架构
变电站触点温度监控与数据分析系统
监控主页
温度数据分析
设备状态检修
图数模型建立
系统配置
实时及历史数据库
无线无源温度传感网络、电网监控网络、PMIS数据库
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历史数据分析
铭牌 信息
设备
温度 信息
健康度 评估
设备 检修
检修 记录
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实时数据分析
电气 信息
预警
温度 信息
保护 跳闸
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系统分布式体系结构（适用于整站级）
站控层
S C A D A
数据交换 前置机 (61850)
实时数 据库
监控与分析系统
历史数 据库
间隔层
数据采集前置机1 (Modbus)
数据采集前置机n (Modbus)
以太/485网络
过程层
读写器1
读写器2
读写器n
无线射频网络
传感器1 传感器n 传感器1 传感器n 传感器1 传感器n
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至主站
WebServicee
在 线 监 测 系 统 实 施 方 案 示 意 图
继 保 室
站控层（站内后台、交换机）
Report Log
File
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系统集中式网络架构（适用于小规模应用）
监控与分析系统
协议解析与数据 缓存 历史数 据库
以太/485网络
读写器1
读写器2
读写器n
无线射频网络
传感器1 传感器n 传感器1 传感器n 传感器1 传感器n
9. 灵敏度高 (无线±0.1º C 有线± 0.01º C)
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现有测温监控技术对比
目前唯一的无源无线、恶劣环境监测温度传感器件
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无线无源测温网络结构
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在线监控与数据分析
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数据分析
电气实时、历史信息 温度实时、历史信息
设备铭牌信息 设备试验、检修信息 管理信息网络 温度信息监测网络 电气信息监测网络
架，而且高压情况下还会出现漏电、爬电隐患。
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红外成像的方法：在变电站套管、避雷器、母线等设备的温度
监测中应用较多，但由于高压开关柜内部结构复杂，元件互相遮挡较多， 通过红外图谱间接获取温度数据其准确性不能满足要求，对红外图谱的计 算机识别技术水平还不能替代人工识别，自动化程度不高，同时红外热像
数据的传输：声表面波传感器芯片获得能量后进行温度感
测，然后返回信号给数据采集器，数据采集器通过485 或以太网络将数据传入监控系统。
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工作原理
电磁脉冲信号 声表面波 天线
信号发射/接 收装置
信息波信号
T = 25° C
输出பைடு நூலகம்
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工作方式
• 采集器天线固定在传感器无 线传输距离范围内的位置， 其他部分（接收箱）则安装 在开关柜仪表室，由单独的 电源供电。 • 采集器通过485总线或以太网 络将数据传回采集前端，最 终在主站系统中显示。
仪的成本较高，不利于推广使用。
线圈自取电等俘能方式：是常用的一种自供电方式，该方
式线圈体积大，俘能方式不稳定。
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声表面波（SAW）温度传感器 原理：
能量来源：来自数据采集器433MHz射频信号的超低能量
无线电电能。
温度测量：声表面波传感器芯片获得能量后，采用压电接
触式探测温度（热胀冷缩、频率变化）。
越 限 告 警 分 析
测 与 告 警
单柜设备 监视视角
报 表 输 出
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设备在线状态检修
基于矢量的数图模型建立
检 设 备 状 态 评 价 修 安 全 风 险 分 析 检 修 策 略 分 析 检 修 计 划 制 定
接 线 图 及 测 温 点 绘 制 平 台
电 气 设 备 信 息 模 型 建 立
设 备 温 度 模 型 建 立
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技术性能指标
1. 读取范围远 >2- 20米 2. 可在金属和液体产品使用上 3. 可在高温差(-100℃～1400℃)、强电磁干扰等恶劣环境下使用 4. 具有多物理量检测能力:温度、压力、应力、加速度； 5. 高速目标，350Km/H高铁RFID铁路车号识别 6. 规模生产，价格低： 7. 抗伪造能力强：不可读写，码位长（可达128位）。 8. 可分布式组网（码分多址）
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基于无线无源温度传感网络的 变电站触点温度实时监控与数据分析
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纲要
1
无线无源温度传感网络
2
温度在线监控与数据分析系统
3
系统功能演示
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问题的提出
•电网设备外部热故障 90%来自接头处 •电网安全事故70%以上开关柜、断路器等过热有关。
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采用红外测温
方式，存在测 温死角、耗费 人力，不利于 数据的统计分 析，无法实现 开关柜温度的 在线监测和状 态检修。