安科瑞 鮑靜君

　　摘要：優(yōu)選目前無源無線測溫裝置產(chǎn)品，將無源無線測溫技術(shù)應(yīng)用于銅冶煉轉(zhuǎn)爐供電系統(tǒng)開關(guān)柜中，不僅提高 了開關(guān)柜保護(hù)的智能化程度，也提高了供電系統(tǒng)的安全可靠性。

　　關(guān)鍵詞：無源無線測溫傳感器 ；EH 技術(shù) ；無線溫度接收終端 ；后臺

　　0 引言

　　江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠（以下簡稱“貴冶”）是目前中國規(guī)模大、技術(shù)閃速煉銅工廠。在30多年的發(fā)展過程中，貴冶始終堅持吸收世界銅冶煉新成果，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，不斷創(chuàng)新，不斷發(fā)展，帶動了中國銅工業(yè)的發(fā)展。貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)設(shè)備是一期從日本成套引進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備，到2017年已經(jīng)使用了三十多年，由于電氣元器件的老化、淘汰，電氣設(shè)備故障率逐年上升，為此，貴冶決定在2017年一系統(tǒng)年修期間對一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行更新改造。此次更新改造范圍為貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)的開關(guān)柜、無功補(bǔ)償裝置、直流屏等。改造的設(shè)計原則：采用成熟、可靠的工藝方案及設(shè)備，力求推廣節(jié)能技術(shù)、節(jié)能產(chǎn)品，結(jié)合智能化工廠建設(shè)要求，增設(shè)一套后臺電力綜合自動化在線監(jiān)控系統(tǒng)。同時，為提高開關(guān)柜安全性能，在開關(guān)柜內(nèi)增設(shè)了溫度在線監(jiān)測裝置。

　　1 溫度在線監(jiān)測裝置的測溫方法選擇

　　目前，測溫方法種類繁多，如紅外測溫、有源無線測溫、CT取電測溫、無源無線測溫等。常見測溫設(shè)備性能比較如表1所示。

　　表1 常見測溫設(shè)備性能比較

　　通過表1中常見測溫設(shè)備性能比較可知，無源無線測溫方式與其它的測溫方式，其*的優(yōu)勢已經(jīng)成為開關(guān)柜溫度檢測的主流方式，所以貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)的開關(guān)柜在線測溫裝置選擇了無源無線測溫方式。

　　2 無源無線測溫系統(tǒng)產(chǎn)品的選型

　　通過對國內(nèi)外所有無源無線測溫系統(tǒng)產(chǎn)品性能的比對、篩選，發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)外無源無線測溫系統(tǒng)裝置是由杭州休普電子技術(shù)有限公司（以下簡稱“杭州休普”）生產(chǎn)的無源無線測溫系統(tǒng)裝置，并將該無源無線測溫系統(tǒng)裝置成功地應(yīng)用到貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐供電系統(tǒng)中。該產(chǎn)品性能優(yōu)于世界同類產(chǎn)品，具有以下產(chǎn)品特點(diǎn)：（1）無線溫度傳感器為無源，無需任何形式電源；（2）傳感器供電方式采用收集技術(shù)，啟動電流不大于5A，僅這一性能參數(shù)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于世界同類產(chǎn)品，即使許多電氣品牌公司生產(chǎn)同類產(chǎn)品的實際啟動電流需要大于20A。（3）無線溫度傳感器體積小，尺寸大小僅為22×28×9.8 mm，可方便、安全地安裝在開關(guān)柜的銅母排上和斷路器的動、靜觸頭上，便于日常檢修和維護(hù)；（4）傳感器本身具有防護(hù)等級IP68，防塵、防水，戶內(nèi)戶外通用；（5）傳感器測溫范圍-45~125℃，測溫精度高，誤差不大于±1℃。（6）采用433 MHz頻率，發(fā)射距離遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)，適用于各類開關(guān)柜，變壓器，輸配電線纜實時溫度監(jiān)測；（7）無線接收終端數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一遵循IEC61850、IEC103/104、Modbus RTU或CDT等標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約，通信方式統(tǒng)一采用RS485、RS232、光纖或以太網(wǎng)的方式；（8）后臺監(jiān)測軟件能支持電腦和手機(jī)瀏覽器登錄，可查詢和保存實時溫度數(shù)據(jù)，溫度數(shù)據(jù)可保存1年以上。

　　3 無源無線測溫系統(tǒng)

　　3.1 無源無線測溫系統(tǒng)構(gòu)成

　　無源無線測溫系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成 ：無源無線測溫傳 感器、無線溫度接收終端、數(shù)據(jù)服務(wù)器及后臺。效果結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　無源無線溫度傳感器作為系統(tǒng)的感知層，分布于各個發(fā)熱點(diǎn)，實時測量設(shè)備設(shè)施表面溫度，并將溫度數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給接收終端。

　　接收終端在系統(tǒng)中承擔(dān)著數(shù)據(jù)中繼功能，其接收到傳感器的數(shù)據(jù)之后再通過光纖、485或者無線方式傳輸給數(shù)據(jù)后臺，形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層。

　　數(shù)據(jù)到達(dá)后臺后，用戶可以通過瀏覽器方式監(jiān)測現(xiàn)場每個傳感器采集的實時溫度、歷史曲線。如果出現(xiàn)超溫情況，可以快速定位并及時通知相關(guān)人員。構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用層。

　　3.2 無源無線測溫系統(tǒng)單元

　　3.2.1 無源無線溫度傳感器

　　杭州休普無源無線溫度傳感器是基于無線數(shù)字通信技術(shù)及低功耗技術(shù)、EH（EnergyHarvesting）技術(shù)而研制的高性能產(chǎn)品，其參數(shù)如表2所示。該產(chǎn)品正是利用微電子技術(shù)、低功耗技術(shù)以及管理技術(shù)收集開關(guān)柜中的電磁能，并將其轉(zhuǎn)化為無線溫度傳感器所需之電源。ZL201210122418.0。

　　表2 無源無線溫度傳感器參數(shù)

　　新一代無源無線溫度傳感器采用了多重抗干擾措施以及軟件算法，經(jīng)過了國內(nèi)西高所、開普實驗室、浙江省中試所、浙江省等多家機(jī)構(gòu)測試認(rèn)證，并且在國內(nèi)許多工業(yè)現(xiàn)場得以成功應(yīng)用。其優(yōu)勢在于不再需要電源供電，解決電池高溫性能差、壽命有限的問題；且體積小巧，安裝方式靈活多樣，可方便、安全地安裝在開關(guān)柜的銅母排上和斷路器的動、靜觸頭上，將開關(guān)柜溫度監(jiān)測提升到一個新的高度。無源無線溫度傳感器參數(shù)如表2所示。圖2為無源無線溫度傳感器外形。圖3~圖5為其安裝場合。

　　3.2.2 無線接收終端

　　SPW2000F杭州休普無線溫度接收終端是在上一代產(chǎn)品基礎(chǔ)上研制的新產(chǎn)品，與上一代及其他公司的類似產(chǎn)品比較，該產(chǎn)品具備更強(qiáng)大的功能和可靠的性能，雙光口、雙無線、雙485、單網(wǎng)口，光纖可以直接接入測溫設(shè)備產(chǎn)品，亦可采用多通訊口實現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼功能。無線接收終端的參數(shù)如表3所示。圖6為無線接收終端外形。圖7為安裝方式。

　　表3 無線接收終端的參數(shù)

3.2.3無線監(jiān)控后臺

　　無線測溫后臺采用品牌工控機(jī)或由客戶型號的計算機(jī)，后臺軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的軟件著作權(quán)。具有人機(jī)界面友好、操作方便、數(shù)據(jù)、功能完善的特點(diǎn)，同時還可實現(xiàn)短信報警和Web訪問功能。監(jiān)控后臺的參數(shù)如表4所示。

　　表4 監(jiān)控后臺參數(shù)

4無源無線測溫系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)的應(yīng)用

　　貴冶一系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐6 kV供電系統(tǒng)的無源無線測溫裝置對開關(guān)柜的斷路器三相動、靜觸頭接點(diǎn)及三相電纜與搭接點(diǎn)的溫度做在線監(jiān)測，開關(guān)柜的溫度測點(diǎn)數(shù)量按照進(jìn)線柜9個點(diǎn)配置，饋線柜、母聯(lián)柜各按6個點(diǎn)配置。開關(guān)柜內(nèi)各檢測點(diǎn)的無源無線溫度傳感器將檢測到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)射到SPW2000F無線溫度接收終端，并通過無線接收終端把溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)睫D(zhuǎn)爐后臺電力綜合自動化在線監(jiān)控系統(tǒng)中，并進(jìn)行在線監(jiān)測和控制，如圖8、圖9所示，以便及時發(fā)現(xiàn)由開關(guān)柜內(nèi)搭接點(diǎn)部位接觸不良、電流過載等因素引起的溫升過高的故障隱患，大限度地保證開關(guān)配電設(shè)備的安全運(yùn)行，提高了供電系統(tǒng)的安全可靠性

5 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

　　安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想，結(jié)合自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)而設(shè)計的一款無線測溫軟件。

　　5.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通信（如圖10），系統(tǒng)設(shè)計遵循標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能?？梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件兼容性強(qiáng)，軟件移植性好，應(yīng)用功能豐富。該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的處理能力，快速的事件響應(yīng)，友好的人機(jī)界面，方便的擴(kuò)充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機(jī)界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。。

5.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

　　■實時監(jiān)測

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機(jī)界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)及有關(guān)故障、告警等信息

　　■溫度查詢

　　溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

　　■運(yùn)行報表

　　查詢各回路設(shè)備運(yùn)行溫度報表.

　　■實時報警

　　壁掛式無線測溫監(jiān)控設(shè)備具有實時報警功能，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

　　■設(shè)備提供以下凡種告警方式：

　　a.彈岀事件報驚窗口.

　　b.實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

　　C.短信吿警

　　■歷史告警査詢

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

　　■用戶權(quán)限管理

　　Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

　　通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

　　■定值設(shè)置

　　用于修改高溫定值、超溫定值。

　　■WEB（可選）

　　展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量等概況信息， 設(shè)備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

　　實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

　　接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。

　　能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比，

　　用電排名。

　　運(yùn)維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài)。

　　■手機(jī)APP（可選）

　　設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。

　　5.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

　　安科瑞電氣接點(diǎn)無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖11）

5.3.3 安科瑞顯示終端

　　顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點(diǎn)實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。。