安科瑞 鮑靜君

　　摘要：優選目前無源無線測溫裝置產品，將無源無線測溫技術應用于銅冶煉轉爐供電系統開關柜中，不僅提高 了開關柜保護的智能化程度，也提高了供電系統的安全可靠性。

　　關鍵詞：無源無線測溫傳感器 ；EH 技術 ；無線溫度接收終端 ；后臺

　　0 引言

　　江西銅業集團公司貴溪冶煉廠（以下簡稱“貴冶”）是目前中國規模大、技術閃速煉銅工廠。在30多年的發展過程中，貴冶始終堅持吸收世界銅冶煉新成果，采用新技術、新工藝、新設備，不斷創新，不斷發展，帶動了中國銅工業的發展。貴冶一系統轉爐6 kV供電系統設備是一期從日本成套引進的進口設備，到2017年已經使用了三十多年，由于電氣元器件的老化、淘汰，電氣設備故障率逐年上升，為此，貴冶決定在2017年一系統年修期間對一系統轉爐6 kV供電系統設備進行更新改造。此次更新改造范圍為貴冶一系統轉爐6 kV供電系統的開關柜、無功補償裝置、直流屏等。改造的設計原則：采用成熟、可靠的工藝方案及設備，力求推廣節能技術、節能產品，結合智能化工廠建設要求，增設一套后臺電力綜合自動化在線監控系統。同時，為提高開關柜安全性能，在開關柜內增設了溫度在線監測裝置。

　　1 溫度在線監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。常見測溫設備性能比較如表1所示。

　　表1 常見測溫設備性能比較

　　通過表1中常見測溫設備性能比較可知，無源無線測溫方式與其它的測溫方式，其*的優勢已經成為開關柜溫度檢測的主流方式，所以貴冶一系統轉爐6 kV供電系統的開關柜在線測溫裝置選擇了無源無線測溫方式。

　　2 無源無線測溫系統產品的選型

　　通過對國內外所有無源無線測溫系統產品性能的比對、篩選，發現目前國內外無源無線測溫系統裝置是由杭州休普電子技術有限公司（以下簡稱“杭州休普”）生產的無源無線測溫系統裝置，并將該無源無線測溫系統裝置成功地應用到貴冶一系統轉爐供電系統中。該產品性能優于世界同類產品，具有以下產品特點：（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，啟動電流不大于5A，僅這一性能參數就遠遠優于世界同類產品，即使許多電氣品牌公司生產同類產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；（4）傳感器本身具有防護等級IP68，防塵、防水，戶內戶外通用；（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，發射距離遠，穿透性強，適用于各類開關柜，變壓器，輸配電線纜實時溫度監測；（7）無線接收終端數據接口統一遵循IEC61850、IEC103/104、Modbus RTU或CDT等標準通信規約，通信方式統一采用RS485、RS232、光纖或以太網的方式；（8）后臺監測軟件能支持電腦和手機瀏覽器登錄，可查詢和保存實時溫度數據，溫度數據可保存1年以上。

　　3 無源無線測溫系統

　　3.1 無源無線測溫系統構成

　　無源無線測溫系統主要由三部分構成 ：無源無線測溫傳 感器、無線溫度接收終端、數據服務器及后臺。效果結構圖如圖1所示。

　　無源無線溫度傳感器作為系統的感知層，分布于各個發熱點，實時測量設備設施表面溫度，并將溫度數據通過無線方式上傳給接收終端。

　　接收終端在系統中承擔著數據中繼功能，其接收到傳感器的數據之后再通過光纖、485或者無線方式傳輸給數據后臺，形成了系統的網絡層。

　　數據到達后臺后，用戶可以通過瀏覽器方式監測現場每個傳感器采集的實時溫度、歷史曲線。如果出現超溫情況，可以快速定位并及時通知相關人員。構成系統的應用層。

　　3.2 無源無線測溫系統單元

　　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字通信技術及低功耗技術、EH（EnergyHarvesting）技術而研制的高性能產品，其參數如表2所示。該產品正是利用微電子技術、低功耗技術以及管理技術收集開關柜中的電磁能，并將其轉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

　　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，經過了國內西高所、開普實驗室、浙江省中試所、浙江省等多家機構測試認證，并且在國內許多工業現場得以成功應用。其優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、安全地安裝在開關柜的銅母排上和斷路器的動、靜觸頭上，將開關柜溫度監測提升到一個新的高度。無源無線溫度傳感器參數如表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品基礎上研制的新產品，與上一代及其他公司的類似產品比較，該產品具備更*的功能和可靠的性能，雙光口、雙無線、雙485、單網口，光纖可以直接接入測溫設備產品，亦可采用多通訊口實現數據中繼功能。無線接收終端的參數如表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

3.2.3無線監控后臺

　　無線測溫后臺采用品牌工控機或由客戶型號的計算機，后臺軟件采用B/S結構，具有獨立的軟件著作權。具有人機界面友好、操作方便、數據、功能*的特點，同時還可實現短信報警和Web訪問功能。監控后臺的參數如表4所示。

　　表4 監控后臺參數

4無源無線測溫系統在轉爐6 kV供電系統的應用

　　貴冶一系統轉爐6 kV供電系統的無源無線測溫裝置對開關柜的斷路器三相動、靜觸頭接點及三相電纜與搭接點的溫度做在線監測，開關柜的溫度測點數量按照進線柜9個點配置，饋線柜、母聯柜各按6個點配置。開關柜內各檢測點的無源無線溫度傳感器將檢測到的溫度數據發射到SPW2000F無線溫度接收終端，并通過無線接收終端把溫度數據傳輸到轉爐后臺電力綜合自動化在線監控系統中，并進行在線監測和控制，如圖8、圖9所示，以便及時發現由開關柜內搭接點部位接觸不良、電流過載等因素引起的溫升過高的故障隱患，大限度地保證開關配電設備的安全運行，提高了供電系統的安全可靠性

5 安科瑞無線測溫系統介紹與選型

　　安科瑞無線測溫監控系統是根據當前無線測溫系統的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前國內外廠家的成功案例，并結合安科瑞多年來的豐富經驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、通信技術而設計的一款無線測溫軟件。

　　5.1 Acrel-2000T無線測溫系統結構

　　Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通信（如圖10），系統設計遵循標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。

　　Acrel-2000T無線測溫監控系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能。可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

　　Acrel-2000T無線測溫監控系統主要特點是開放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有*的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。。

5.2 Acrel-2000T無線測溫系統功能

　　■實時監測

　　Acrel-2000T無線測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節點的溫度數據及有關故障、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）

　　■運行報表

　　查詢各回路設備運行溫度報表.

　　■實時報警

　　壁掛式無線測溫監控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發出告警。

　　■設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，能夠對所有事件發出語音告警.

　　C.短信吿警

　　■歷史告警査詢

　　Acrel-2000T無線測溫監控系統能夠對所有吿警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統和告警等事件進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

　　■用戶權限管理

　　Acrel-2000T無線測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。

　　通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

　　■定值設置

　　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量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

　　實時數據曲線可監測各個回路的測點溫度、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支持）。

　　能耗統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，電能環比，

　　用電排名。

　　運維管理\通信狀態顯示監測接入系統設備的通信狀態。

　　■手機APP（可選）

　　設備數據員面顯示各設備的電參量數據、溫度數據以及曲線。

　　5.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產品選型

　　安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發器、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、母排等發熱接點，將測溫數據通過無線射頻技術傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統（如圖11）

5.3.3 安科瑞顯示終端

　　顯示裝置通過RS485連接收發器，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。方便操作人員現場及時查看電氣節點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網通訊的方式在后臺系統查看現場情況。。