变电站设备温度检测方法与装置制造方法
【专利摘要】变电站设备温度检测装置，包括实时监测系统、控制服务器、无线传感测温装置、2.4G无线网络组成。无线传感测温装置由测温芯片、CPU处理器、射频模块和高温电池等组成，无线传感测温装置直接安装在变电站设备的发热处，无线传感测温装置温度信号输出端与测温芯片温度信号输入端连接，测温芯片信号连接CPU处理器，温度数据通过无线射频模块以无线信号通过CAN、以太网总线将温度数据上传给主机。其检测方法：（1）将无线温度传感器，直接安装在测温设备上或者周围；（2）无线传感网络将数据传输到集控终端；（3）集控终端用来接收等电位无线测温探头的数据。本发明设计科学合理、安装简单，稳定可靠，代替人工测温操作，经济效益显著。
【专利说明】变电站设备温度检测方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于变电站内设备运行温度的远距离实时测量和无线传感数据通信、传输、记录的无线温度检测技术，特别是涉及变电站设备无线实时温度检测方法与装置。
【背景技术】
[0002]变电站是电力生产中的重要组成部分，完成电压等级的升降处理，为电力稳定供应提供重要支持。变电站内运行着大量的设备和仪器，包括变压器、断路器、刀闸、避雷器、电容器、开关设备等。这些设备稳定运行保障变电站正常运转。由于变电站内的电压和电流较高，因此在经过电气设备时，会造成设备温度的升高，并且变电站不间断运行，设备长期处于运行状态会使温度升高。随着设备温升的延长，温度超限处因发热而加大设备氧化程度，进而引起燃烧、爆炸甚至设备损坏或质量事故的发生。因此变电站运维管理工作中，要求对变电站内设备的温度进行定时监测。长期以来对于测量电气设备结点发热温度，采用传统的人工巡检测试手段。无法及时准确的掌握设备的温度，在设备温度异常时提示进行提醒处理。变电站基本上已实现了无人值班或少人值守，变电站数字化、智能化和智能电网的建设迫切要求对运行中的电气结点发热温度实现远程、智能、在线、实时监测。变电站设备的全天候温度监测、主动预警是变电站运行管理工作中急需解决的问题。
[0003]目前，变电站设备运行测温方式的实现主要是通过人工使用测温器、红外热成像的方式进行，这样做存在的问题和漏洞是:
1、变电站中的运行着大量的设备和仪器，由于位置分散使得故障测试手段有限，设备运行温度超限点不容易被发现。而电容柜、开关柜等由于处于封闭环境内，无法安装测温装置实时测温。
[0004]2、变电站采用传统的蜡片测温方式，准确度低、不能实时存储温度数据。红外成像测温方式，受场地制约太大，成像仪安装不方便，测温数据实时性差。
[0005]3、变电站内的主变、刀闸、断路器、避雷器等设备，需要运维人员定时到现场进行测量温度，人工采集和录入工作量大；人工操作时高压设备对人员安全存在隐患。
[0006]上述变电站设备运行测温过程中暴露出的问题无法通过原有方式解决，无法满足无人值守变电站管理和发展需求。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是，提供一种无线实时测温、采集温度数据、集中进行监控和管理，减轻现场测量温度工作量，保证人员安全，能够克服设备和仪器位置分散和处于封闭环境的柜内设备及设备运行温度超限点不容易被发现，并且无法安装测温装置实时测温的变电站设备温度检测方法与装置。
[0008]采用的技术方案是:
变电站设备温度检测装置，包括实时监测系统、控制服务器、无线传感测温装置、2.4G无线网络组成。所述的无线传感测温装置用于测量带电结点的表面温度，由测温芯片、核心处理器、射频模块和耐高温电池等组成。测温芯片用于测量设备温度值，进行数模转化，将数据传送给核心处理器，由核心处理器进行数据转换和存储。核心处理器控制射频模块，进行无线通讯连接，完成测温数据的发送。耐高温电池，可在变电站内高压设备附件运行，不受高温环境影响，保障测温装置的各个模块正常工作，提供工作所需的电能。无线传感测温装置直接安装在变电站设备的发热处，每个无线传感测温装置都具有唯一的ID编码，记录每一个监测点的地理位置，并一起录入实时监测系统数据库中，标识测温设备。无线温度传感器温度信号输出端与无线测温探头的测温芯片温度信号输入端连接，测温芯片信号连接核心处理器，核心处理器内部运行系统，完成控制指令和数据处理。温度数据通过无线射频模块以无线信号传输到射频信号接收的基站，基站通过局域网、CAN、以太网总线将温度数据上传给主机。
[0009]变电站设备温度检测方法，包括如下步骤:
(1)将无线传感测温装置安装在变电站设备上，采用胶粘贴和螺丝固定两种方式，直接安装在测温设备上或者周围，将无线传感测温装置内部编码ID与设置进行绑定，标识出该识别的测温传感器数据值。无线传感测温装置由内部耐高温电池供电，无需外接电源。工作状态下，无线传感测温装置通过无线射频模块，与集控终端建立通讯连接，接受监测系统发送的测温指令，由核心处理器处理测温指令，控制测温芯片测量所在设备的温度数据，测量完成将温度数据传送给核心处理器，核心处理器内部程序进行加密和打包处理，形成测温数据包。通过射频模块将数据发送到集控终端设备，经由集控终端设备传输到监控系统。实现变电站内设备的实时温度测量，对变电站室内和室外设备进行无线测温；
(2)变电站设备测温节点上，安装的每个无线传感测温装置，通过自身的射频模块与集控终端建立2.4G无线传感网络通道，将测量到的设备温度数据传输到集控终端，集控终端汇总接收到的测温数据，在设置的时间内将数据传回到控制服务器。根据变电站的面积确定安装数量，正常为覆盖100米区域内的传感器。超出100米可增加集控终端设备完成；
(3)集控终端用来接收无线传感测温装置的测温数据。集控终端留有多种接口，支持多种通讯方式，以适应不同使用场合和需求；在变电站内可以通过RS485总线与监控中心综合信息系统或PC机相连；也可以通过GSM/GPRS无线公网远传至监控中心和专职人员手机；集控终端内部的处理器运行控制程序，接收无线传感测温装置的数据包，根据测温监测系统的时间间隔设置，定时将汇总的数据发送到监控主机，由实时监测系统进行数据存储。
[0010](4)实时监测系统将最终测量的设备温度数据存储到数据库中，通过图形化的方式展示变电站内设备的实时温度状态。显示各个设备的实时温度、温升变化、历史温度曲线、高温预警提示等。
[0011]本发明创造性的采用无线测温技术由无线传感测温装置(含核心处理器和射频模块)、集控终端和实时测温系统，完成变电站设备的实时温度监测。无线传感测温模块将监测到的实时温度数据以2.4G射频方式发送至集控终端，发射距离大于100m，集控终端支持多种通讯方式，既可以RS485接口和PC机相连，就地显示，或以液晶屏显示，也可以GSM/GPRS方式远传至远方数据中心。满足电力系统在线监测技术要求，可方便地、安全可靠地将接收到的实时温度数据接入电力系统数据监测中心。有益效果是:
1、本发明以无线测温设备温度的方式，实现变电站设备的无线 测温。无线测温监测技术先进，实时温度监测数据准确，安装方便、运行稳定可靠。满足电力系统在线监测技术要求，可方便地、安全可靠地接入电力系统数据监控测中心。
[0012]2、本发明取代了人工巡检测温方式，而且做到了实时在线远程智能监测电气结点的发热状况、实现温度超限报警，防止和减少电气事故的发生，大大提高了电气装置安全运行水平和供电可靠性，为智能电网的建设提供不可或缺的技术支持，带来了显著的电网效益和社会经济效益。
[0013]3、无线测温技术适用于变电站、发电厂和不同电压等级的配电装置运行中电气结点发热温度的在线监测，而且也适用于其他领域的温度在线监测。
[0014]本发明设计科学、合理、富有创意、用具有无线测温的传感器设备操作代替人工测温操作，实现变电站设备运行温度的检测记录，无线测温装置安装简单，稳定可靠，经济效益显著，经济实用性强，具有较好的发展前景。变电站设备无线测温技术是电力生产自动化、信息化发展的必然趋势和要求，更是坚强智能电网建设不可或缺的技术支持和保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的实时监测系统框图。
[0016]图2是本发明的无线传感测温装置示意图。
【具体实施方式】
[0017]变电站设备温度检测装置，包括实时监测系统、控制服务器、无线传感测温装置、
2.4G无线网络组成。所述的无线传感测温装置用于测量带电结点的表面温度，由测温芯片、核心处理器、射频模块和耐高温电池等组成。测温芯片用于测量设备温度值，进行数模转化，将数据传送给核心处理器，由核心处理器进行数据转换和存储。核心处理器控制射频模块，进行无线通讯连接，完成测温数据的发送。耐高温电池，可在变电站内高压设备附件运行，不受高温环境影响，保障测温装置的各个模块正常工作，提供工作所需的电能。无线温度传感器直接安装在变电站设备的发热处，每个传感器都具有唯一的ID编码，记录每一个监测点的地理位置，并一起录入实时监测系统数据库中，标识测温设备。无线传感测温装置的无线温度传感器温度信号输出端与无线测温探头的测温芯片温度信号输入端连接，测温芯片信号连接核心处理器，核心处理器内部运行系统，完成控制指令和数据处理。温度数据通过无线射频模块以无线信号传输到射频信号接收的基站，基站通过局域网、CAN、以太网总线将温度数据上传给主机。主机将总线温度数据进行处理并保存，用图形的界面实时显示各监测点的温度，通过分析监测点温度变化趋势、比较设备与环境的相对温升，分析可能过热或急剧升温的情况，提前发出预警信号，提醒管理人员进行处理。
[0018]变电站设备温度检测方法，包括如下步骤:
(I)将无线传感测温装置安装在变电站设备上，采用胶粘贴和螺丝固定两种方式，直接安装在测温设备上或者周围，将无线传感测温装置内部编码ID与设置进行绑定，标识出该识别的测温传感器数据值。无线传感测温装置由内部耐高温电池供电，无需外接电源。工作状态下，无线传感测温装置通过无线射频模块，与集控终端建立通讯连接，接受监测系统发送的测温指令，由核心处理器处理测温指令，控制测温芯片测量所在设备的温度数据，测量完成将温度数据传送给核心处理器，核心处理器内部程序进行加密和打包处理，形成测温数据包。通过射频模块将数据发送到集控终端设备，经由集控终端设备传输到监控系统。实现变电站内设备的实时温度测量，对变电站室内和室外设备进行无线测温；温度传感器、信号识别处理模块、射频模块集于机壳内，其结构小巧精致、造型美观、安装简便，保证电气安全距离。结构合理，封装严密，防雨雪防渗漏。
[0019](2)变电站设备测温节点上，安装的每个无线传感测温装置，通过自身的射频模块与集控终端建立2.4G无线传感网络通道，将测量到的设备温度数据传输到集控终端，集控终端汇总接收到的测温数据，在设置的时间内将数据传回到控制服务器。根据变电站的面积确定安装数量，正常为覆盖100米区域内的传感器。超出100米可增加集控终端设备完成；
(3)集控终端用来接收无线传感测温装置的测温数据。集控终端留有多种接口，支持多种通讯方式，以适应不同使用场合和需求；在变电站内可以通过RS485总线与监控中心综合信息系统或PC机相连；也可以通过GSM/GPRS无线公网远传至监控中心和专职人员手机；集控终端内部的处理器运行控制程序，接收无线传感测温装置的数据包，根据测温监测系统的时间间隔设置，定时将汇总的数据发送到监控主机，由实时监测系统进行数据存储。
[0020](4)实时监测系统将最终测量的设备温度数据存储到数据库中，通过图形化的方式展示变电站内设备的实时温度状态。显示各个设备的实时温度、温升变化、历史温度曲线、高温预警提示等。设备工作稳定、监测数据准确，具有超限预警和危险报警功能及温度变化趋势分析功能。实时监测系统设置了温度监控限值:85°C为电气结点发热温度预警限值；95°C为危险报警限值。当电气设备结点发热温度达到或超过85°C时每隔5分钟发送一次预警信息，达到95°C时则及时发送报警信息。可每隔2小时发送一次实时温度数据，每天有温度变化曲线显示，以观察分析结点发热温度变化趋势。
【权利要求】
1.变电站设备温度检测装置，由实时监测系统、控制服务器、无线传感测温装置、2.4G无线网络组成，其特征在于所述的无线传感测温装置用于测量带电结点的表面温度，由测温芯片、核心处理器、射频模块和耐高温电池组成，测温芯片用于测量设备温度值，进行数模转化，将数据传送给核心处理器，由核心处理器进行数据转换和存储；核心处理器控制射频模块，进行无线通讯连接，完成测温数据的发送；耐高温电池，可在变电站内高压设备附件运行，不受高温环境影响，保障测温装置的各个模块正常工作，提供工作所需的电能；无线传感测温装置直接安装在变电站设备的发热处，每个无线传感测温装置都具有唯一的ID编码，记录每一个监测点的地理位置，并一起录入实时监测系统数据库中，标识测温设备，无线传感测温装置温度信号输出端与无线测温探头的测温芯片温度信号输入端连接，测温芯片信号连接核心处理器，核心处理器内部运行系统，完成控制指令和数据处理，温度数据通过无线射频模块以无线信号传输到射频信号接收的基站，基站通过局域网、CAN、以太网总线将温度数据上传给主机。
2.根据权利要求1所述的变电站设备温度检测方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将无线传感测温装置安装在变电站设备上，采用胶粘贴和螺丝固定两种方式，直接安装在测温设备上或者周围，将无线传感测温装置内部编码ID与设置进行绑定，标识出该识别的测温传感器数据值，无线传感测温装置由内部耐高温电池供电，无需外接电源，工作状态下，无线传感测温装置通过无线射频模块，与集控终端建立通讯连接，接受监测系统发送的测温指令，由核心处理器处理测温指令，控制测温芯片测量所在设备的温度数据，测量完成将温度数据传送给核心处理器，核心处理器内部程序进行加密和打包处理，形成测温数据包，通过射频模块将数据发送到集控终端设备，经由集控终端设备传输到监控系统，实现变电站内设备的实时温度测量，对变电站室内和室外设备进行无线测温； (2)变电站设备测温节点上，安装的每个无线传感测温装置，通过自身的射频模块与集控终端建立2.4G无线传感网络通道，将测量到的设备温度数据传输到集控终端，集控终端汇总接收到的测温数据，在设置的时间内将数据传回到控制服务器。根据变电站的面积确定安装数量，正常为覆盖100米区域内的传感器，超出100米可增加集控终端设备完成； (3)集控终端用来接收无线传感测温装置的测温数据，集控终端留有多种接口，支持多种通讯方式，以适应不同使用场合和需求；在变电站内可以通过RS485总线与监控中心综合信息系统或PC机相连；也可以通过GSM/GPRS无线公网远传至监控中心和专职人员手机；集控终端内部的处理器运行控制程序，接收无线传感测温装置的数据包，根据测温监测系统的时间间隔设置，定时将汇总的数据发送到监控主机，由实时监测系统进行数据存储； (4)实时监测系统将最终测量的设备温度数据存储到数据库中，通过图形化的方式展示变电站内设备的实时温度状态，显示各个设备的实时温度、温升变化、历史温度曲线、高温预警提示。
【文档编号】G01K1/02GK103674292SQ201310489442
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】喻正直, 董军, 李志刚, 李险峰, 杜宇, 杨石, 张晔, 宋丽, 苏丽君, 刘旭, 刘博
申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司抚顺供电公司