杨翠
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：优选目前极先进的无源无线测温装置产品，将无源无线测温技术应用于铜冶炼转炉供电系统开关柜中，不仅提高 了开关柜保护的智能化程度，也提高了供电系统的安全可靠性。
关键词：无源无线测温传感器 ；EH 技术 ；无线温度接收终端 ；后台
0 引言
江西铜业集团公司贵溪冶炼厂（以下简称“贵冶”）是目前中国规模大、技术先进的闪速炼铜工厂。在30多年的发展过程中，贵冶始终坚持吸收世界铜冶炼新成果，积极采用新技术、新工艺、新设备，不断创新，不断发展，带动了中国铜工业的发展。贵冶一系统转炉6 kV供电系统设备是一期从日本成套引进的进口设备，到2017年已经使用了三十多年，由于电气元器件的老化、淘汰，电气设备故障率逐年上升，为此，贵冶决定在2017年一系统年修期间对一系统转炉6 kV供电系统设备进行更新改造。此次更新改造范围为贵冶一系统转炉6 kV供电系统的开关柜、无功补偿装置、直流屏等。改造的设计原则：采用成熟、可靠的先进工艺方案及设备，力求推广先进的节能技术、节能产品，结合智能化工厂建设要求，增设一套后台电力综合自动化在线监控系统。同时，为提高开关柜安全性能，在开关柜内增设了温度在线监测装置。
1 温度在线监测装置的测温方法选择
目前，测温方法种类繁多，如红外测温、有源无线测温、CT取电测温、无源无线测温等。常见测温设备性能比较如表1所示。
表1 常见测温设备性能比较
通过表1中常见测温设备性能比较可知，无源无线测温方式与其它的测温方式相比更具先进性，其独特的优势已经成为开关柜温度检测的主流方式，所以贵冶一系统转炉6 kV供电系统的开关柜在线测温装置选择了无源无线测温方式。
2 无源无线测温系统产品的选型
通过对国内外所有无源无线测温系统产品性能的比对、筛选，发现目前国内外较先进的无源无线测温系统装置是由杭州休普电子技术有限公司（以下简称“杭州休普”）生产的无源无线测温系统装置，并将该无源无线测温系统装置成功地应用到贵冶一系统转炉供电系统中。该产品性能优于世界同类产品，具有以下产品特点：（1）无线温度传感器为无源，无需任何形式电源；（2）传感器供电方式采用能量收集技术，启动电流不大于5A，仅这一性能参数就远远优于世界同类产品，即使许多国际知名电气品牌公司生产同类产品的实际启动电流需要大于20A。（3）无线温度传感器体积小，尺寸大小仅为22×28×9.8 mm，可方便、安全地安装在开关柜的铜母排上和断路器的动、静触头上，便于日常检修和维护；（4）传感器本身具有防护等级IP68，防尘、防水，户内户外通用；（5）传感器测温范围-45~125℃，测温精度高，误差不大于±1℃。（6）采用433 MHz频率，发射距离远，穿透性强，适用于各类开关柜，变压器，输配电线缆实时温度监测；（7）无线接收终端数据接口统一遵循IEC61850、IEC103/104、Modbus RTU或CDT等标准通信规约，通信方式统一采用RS485、RS232、光纤或以太网的方式；（8）后台监测软件能支持电脑和手机浏览器登录，可查询和保存实时温度数据，温度数据可保存1年以上。
3 无源无线测温系统
3.1 无源无线测温系统构成
无源无线测温系统主要由三部分构成 ：无源无线测温传 感器、无线温度接收终端、数据服务器及后台。效果结构图如图1所示。
无源无线温度传感器作为系统的感知层，分布于各个发热点，实时测量设备设施表面温度，并将温度数据通过无线方式上传给接收终端。
接收终端在系统中承担着数据中继功能，其接收到传感器的数据之后再通过光纤、485或者无线方式传输给数据后台，形成了系统的网络层。
数据到达后台后，用户可以通过浏览器方式监测现场每个传感器采集的实时温度、历史曲线。如果出现超温情况，可以快速定位并及时通知相关人员。构成系统的应用层。
3.2 无源无线测温系统单元
3.2.1 无源无线温度传感器
杭州休普无源无线温度传感器是基于无线数字通信技术及低功耗技术、EH（EnergyHarvesting）技术而研制的高性能产品，其参数如表2所示。该产品正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集开关柜中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。产品获得国家发明专利授权，专利号：ZL201210122418.0。
表2 无源无线温度传感器参数
新一代无源无线温度传感器采用了多重抗干扰措施以及特有的软件算法，经过了国内西高所、开普实验室、浙江省中试所、浙江省质监局等多家权威机构测试认证，并且在国内许多工业现场得以成功应用。其优势在于不再需要电源供电，彻底解决电池高温性能差、寿命有限的问题；且体积小巧，安装方式灵活多样，可方便、安全地安装在开关柜的铜母排上和断路器的动、静触头上，将开关柜温度监测提升到一个新的高度。无源无线温度传感器参数如表2所示。图2为无源无线温度传感器外形。图3~图5为其安装场合。
3.2.2 无线接收终端
SPW2000F杭州休普无线温度接收终端是在上一代产品基础上研制的新产品，与上一代及其他公司的类似产品比较，该产品具备更强大的功能和可靠的性能，双光口、双无线、双485、单网口，光纤可以直接接入测温设备产品，亦可采用多通讯口实现数据中继功能。无线接收终端的参数如表3所示。图6为无线接收终端外形。图7为安装方式。
表3 无线接收终端的参数
3.2.3无线监控后台
无线测温后台采用品牌工控机或由客户指定型号的计算机，后台软件采用B/S结构，具有独立的软件著作权。具有人机界面友好、操作方便、数据全面、功能完善的特点，同时还可实现短信报警和Web访问功能。监控后台的参数如表4所示。
表4 监控后台参数
4无源无线测温系统在转炉6 kV供电系统的应用
贵冶一系统转炉6 kV供电系统的无源无线测温装置对开关柜的断路器三相动、静触头接点及三相电缆与搭接点的温度做在线监测，开关柜的温度测点数量按照进线柜9个点配置，馈线柜、母联柜各按6个点配置。开关柜内各检测点的无源无线温度传感器将检测到的温度数据发射到SPW2000F无线温度接收终端，并通过无线接收终端把温度数据传输到转炉后台电力综合自动化在线监控系统中，并进行在线监测和控制，如图8、图9所示，以便及时发现由开关柜内搭接点部位接触不良、电流过载等因素引起的温升过高的故障隐患，大限度地保证开关配电设备的安全运行，提高了供电系统的安全可靠性
5 安科瑞无线测温系统介绍与选型
安科瑞无线测温监控系统是根据当前无线测温系统的要求，在广泛征求用户和家意见的基础上,充分吸收当前国内外厂家的成功案例，并结合安科瑞多年来的丰富经验，采用面向对象的分层分布式设计思想，结合自动化技术、计算机技术、网络技术、通信技术而设计的一款专业的无线测温软件。
5.1 Acrel-2000T无线测温系统结构
Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通信（如图10），系统设计遵循国际标准Modbus-RTU, Modbus TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。
Acrel-2000T无线测温监控系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能。可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。
Acrel-2000T无线测温监控系统主要特点是开放式系统结构，硬件兼容性强，软件移植性好，应用功能丰富。该系统具有强大的处理能力，快速的事件响应，友好的人机界面，方便的扩充手段。其软件系统的设计依据软件工程的设计规范,模块划分合理，接口简捷明了，主要包括主控模块、人机界面、图形组态、数据库管理系统、通信管理等几大模块。。
5.2 Acrel-2000T无线测温系统功能
■实时监测
Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息
■温度查询
温度历史曲线（1分钟、5分钟、60分钟可选）
■运行报表
查询各回路设备运行溫度报表.
■实时报警
壁挂式无线测温监控设备具有实时报警功能，设备能够对温度越限等事件发出告警。
■设备提供以下凡种告警方式：
a.弹岀事件报驚窗口.
b.实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警.
C.短信吿警，可以向指定手机号码发送吿警信息短信（需选配短信猫）.
■历史告警査询
Acrel-2000T无线测温监控系统能够对所有吿警事件记录进行存储和管理，方便用户对系统和告警等事件进行历史追溯，查询统计、事故分析。
■用户权限管理
Acrel-2000T无线测温监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。
通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如数据库修改等）。可以定义不同级别用户的 登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
■定值设置
用于修改高温定值、超温定值。
■WEB（可选）
展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息， 设备温度、通信状态，用电分析和事件记录。首页显示场站的变压器数量、回路个数、有功功率、无功功率、用电量、事件记录等概况信息，可通过实时监控、变压器、通信模块切换到需要查看的界面。
实时数据曲线可监测各个回路的测点温度、电压、电流、功率曲线信息。
接线图页面通过一次图实时反映电气参数变化，包括测量量、信号量等信息（信号量 需要断路器提供辅助触点支持）。
能耗统计页面显示各回路的功率峰值和用电量峰值，功率、电能趋势曲线，电能环比，
用电排名。
运维管理\通信状态显示监测接入系统设备的通信状态。
■手机APP（可选）
设备数据员面显示各设备的电參量数据、温度数据以及曲线。
5.3 安科瑞ARTM系列无线测温终端产品选型
安科瑞电气接点无线测温方案由无线温度传感器、收发器、显示单元组成。温度传感器直接安装于断路器动触头、静触头、电缆接头、母排等发热接点，将测温数据通过无线射频技术传至接收装置，再由接收器485通讯至测温终端或无线测温系统（如图11）
5.3.3 安科瑞显示终端
显示装置通过RS485连接收发器，可嵌入式安装于柜体上，若柜体开孔不便，也可选择壁挂式安装于配电室内。方便操作人员现场及时查看电气节点实时温度的同时，也可以通过RS485或以太网通讯的方式在后台系统查看现场情况。。
【参考文献】
[1]吴敏,吴孝兵,赵国栋,艾文豪.无源无线测温技术在铜冶炼转炉供电系统的应用.
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介：杨翠，女，安科瑞电气股份有限公司，主要从事无线测温系统的研发与应用，Email: 2885268959@qq.com，手机：18721098078（同微信），QQ:2885268959
