無線無源溫度檢測原理

1、無線測溫技術方案(基于EH技術)1.EH技術說明1.1.EH技術簡介環(huán)境能量采集（EnergyHarvesting）技術具有可循環(huán)、無污染、低能耗等優(yōu)點，它建立在微電子技術和微功耗技術的基礎上，是近幾年發(fā)展起來的一門新興學科，它涵蓋了太陽能、風能、熱能、機械能、電磁能采集等諸多方面。能量收集技術應用范圍極其廣泛：交通、能源、物聯(lián)網、航空航天、生物等等。把能量采集技術應用到電力設備的在線監(jiān)測是一個前所未有的創(chuàng)新，必將為解決電網智能化運行提供一個全新的平臺。能量收集(EH)也稱為能量積聚，使用環(huán)境能量為小型電子和電氣器件提供電能。能量收集系統(tǒng)包含能量收集模塊和處理器/發(fā)送器模塊。能量收集模塊從光、

2、振動、熱或生物來源中捕獲毫瓦級能量。可能的能源還來自手機天線塔等發(fā)出的射頻。然后，電源經過調節(jié)并存儲起來。系統(tǒng)隨后按照所需的間隔觸發(fā)，將能量釋放給后續(xù)負載使用。1.2.EH技術應用在變電所、站的運行現(xiàn)場具有豐富的電磁能，對于電壓高電流小的場源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對于電壓低電流大的場源(如某些感應加熱設備和模具)，磁場要比電場大得多。因此我們認為高壓設備內是一個工頻電場和磁場能量非常密集的區(qū)域。我們正是利用微電子技術、低功耗技術以及能量管理技術收集高壓設備中的電磁能，并將其能量轉化為無線溫度傳感器所需之電源。將EH技術應用于高壓設備一次回路的無線測溫，解決了傳感器的能量需

3、求問題，使得傳感器擺脫了對傳統(tǒng)電池的束縛，體積更小，可靠性更高，安裝更方便，維護更簡單，產品更環(huán)保，技術更先進。2.基于EH技術的富邦電控FTZ600無線測溫系統(tǒng)2.1.無線測溫系統(tǒng)簡介我公司的無源無線測溫系統(tǒng)主要有三部分構成：無線測溫傳感器、無線溫度接收終端、數(shù)據(jù)服務器及后臺；效果結構圖如下所示：接收終端在系統(tǒng)中承擔著數(shù)據(jù)中繼功能，它接收到傳感器的數(shù)據(jù)之后再通過光纖、485或者無線等方式傳輸給數(shù)據(jù)后臺，他們形成了系統(tǒng)的網絡層。數(shù)據(jù)到達后臺后，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人員。這就是系統(tǒng)的應用層。3.無線測溫系統(tǒng)單元

4、介紹3.1.無源無線溫度傳感器目前我公司研發(fā)多種無線溫度傳感器既能滿足室內開關柜無線測溫，也可以滿足戶外變壓器、軸承、隔離刀閘等設備無線測溫要求。我公司的無源無線溫度傳感器是基于美國TI公司的無線數(shù)字通信技術及低功耗技術、EH技術而研制的高性能產品，新一代無線溫度傳感器采用了多重抗干擾措施以及特有的軟件算法，其最大的優(yōu)勢在于不再需要電池供電，徹底解決電池后期維護頻繁、壽命有限的問題；而且體積小巧，安裝方式靈活多樣，將開關柜溫升監(jiān)測提升到一個新的高度?？紤]不同環(huán)境的適用性，目前該溫度傳感器系列應用較廣泛的有兩款(FB-SW-02、FB-SW-01)FB-SW-02型無源無線溫度傳感器體積小，可適

5、合于國內外高壓設備室內及戶外動靜觸頭、隔離刀閘、斷路器、母排、電纜連接處的溫度的測量；適合于低壓抽屜柜輸入輸出回路連接處或各接頭處溫度的測量；安裝方便、安全、靈活。FB-SW-01型無源無線溫度傳感器發(fā)射距離大，在空曠距離條件下，傳輸距離可達2000m；可適用于戶外架空電纜，高壓變電站戶外場地間隔內設備各結構的溫度監(jiān)測；包括戶外電流互感器、戶外隔離開關、戶外斷路器以及變壓器等；3.1.1.FB-SW-02型無線溫度傳感器參數(shù)如下表所示：工作環(huán)境-45 +125，99%RH防護等級IP68(最高防護等級)工作頻段433MHz發(fā)射功率10dbm傳輸距離220m（空曠距離）視距，實際情況據(jù)現(xiàn)場條件而

6、定測溫方式接觸式體積輕小，優(yōu)先安裝動觸頭測溫范圍-45 +125測量精度1測量間隔5S發(fā)送間隔1060S溫度越高發(fā)送間隔越短休眠功耗3.0uA發(fā)射功耗15mA供電方式能量收集電磁能收集（無源）使用壽命10年可維護性后期基本免維護外形尺寸27.3229.8mm傳感器主體尺寸安裝方式固定式可安裝動、靜觸頭以及母排、電纜進出線端口、隔離刀閘等位置。3.1.2.FB-SW-01型無溫度傳感器參數(shù)如下表所示：工作環(huán)境-40 +85，95%RH防護等級IP68(最高防護等級)工作頻段433MHz（免申請）發(fā)射功率 13dbm傳輸距離2000m（空曠距離）視距，實際情況據(jù)現(xiàn)場條件而定測溫方式接觸式體積輕小，

7、優(yōu)先安裝動觸頭測溫范圍-45 +125測量精度1測量間隔5S發(fā)送間隔1060S溫度越高發(fā)送間隔越短休眠功耗8.0uA發(fā)射功耗120mA供電方式能量收集電磁能收集（無源）使用壽命10年可維護性后期基本免維護外形尺寸14874mm傳感器主體尺寸安裝方式固定式可安裝在戶外架空電纜接頭、戶外電流互感器、戶外隔離開關、戶外斷路器以及變壓器等設備上3.2.無線接收終端FB-ANT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，我們的產品具備更強大的功能和可靠的性能，雙光口、雙無線、雙485、單網口，光纖可以直接接入我們產品，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

8、的參數(shù)如下表所示：工作環(huán)境-4085,95%RH供電方式AC220V或DC220V整機功耗8W尺寸大小120180mm上行RS-485兩路可配置上行光口兩路可配置上行網口一路可配置上行速率4kbps下行信道無線無線頻段433MHz接收靈敏度-110dbm下行速率10kbps傳感器點數(shù)9點可選顯示方式LCD溫度變化曲線2小時超溫報警有報警門限可設聲光報警及輸出有本地溫、濕度可配安裝方式壁掛式、嵌入式可選通訊協(xié)議Modbus、IEC61850可選通訊方式以太網、RS485、光纖可選3.3.無線監(jiān)控后臺我們的無線測溫后臺采用國內品牌工控機或者由客戶指定型號的計算機，后臺軟件采用B/S結構，具有獨立的

9、軟件著作權。具有人機界面友好、操作方便、數(shù)據(jù)全面、功能完善的特點，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)如下：配置機型按客戶需求或知名品牌工控機可選工作環(huán)境-4085,95%RH供電方式AC220V或DC220V可選顯示要求實時溫度、歷史曲線、超溫報警、一次圖報警功能具有高溫告警短信通知功能通訊功能串口、以太網口、modbus協(xié)議、IEC61850協(xié)議可選可訪問性可通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)容量可接入不少于60000只溫度傳感器，并記錄數(shù)據(jù)軟件系統(tǒng)SPV2.0系統(tǒng)，BS結構全局圖可以一目了然分辨出傳感器溫度正常、超溫、故障； 歷史曲線圖可以記錄各個電氣節(jié)點的溫升曲線變化，輔助電網分析柜體

10、的運行狀態(tài)以及潛在隱患； 4.產品優(yōu)越性4.1.無源無線測溫系統(tǒng)的特點4.1.1.技術要點器件選用：無線溫度傳感器關鍵器件采用國際進口器件；獨特技術：全向性天線、多層屏蔽、多層PCB、低功耗；權威檢測：國家繼電保護中心通訊標準:我公司的系統(tǒng)支持Modbus、IEC61850通訊協(xié)議。電磁兼容性（EMC）：GB/T17626標準，靜電、群脈沖、浪涌IV級規(guī)范環(huán)境試驗規(guī)程：GB 2423標準，高低溫交變濕熱環(huán)境試驗工頻高壓試驗：100kV/15min工頻磁場試驗：5000A/m4.1.2.與其它產品類比特點我公司無源無線溫度傳感器與其它常見測溫設備性能比較如下表所示：測溫方法技術規(guī)格紅外測溫有源無

11、線測溫CT取電測溫無源無線測溫供電方式有線供電電池供電CT取電能量收集傳輸方式有線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸測溫方式紅外線接觸式接觸式接觸式測溫精度2.01.01.00.5響應速度稍慢快快快尺寸大小稍大較小大極小安裝方式固定于柜壁固定于發(fā)熱點固定于發(fā)熱點固定于發(fā)熱點適用性柜內裸露部位測溫母排、靜觸頭等母排，靜觸頭等動觸頭、母排等影響因素鏡頭需要調焦和對準發(fā)熱點，物距比直接影響精度，套管、柜壁等阻擋其測量，振動、塵土影響其測量受電池壽命和高溫特性制約，體積稍大，關鍵部位不能安裝，測量間隔長母線電流大于50A時才能工作，母線電流過大時自身發(fā)熱嚴重，故障率高母線電流大于5A可工作安裝維護需要對準發(fā)

12、熱部位，需在開關柜上鉆孔，需要在布線連接，定期除塵、對準無需布線和破壞結構需要更換電池安裝方式麻煩，需按測點尺寸選配不同型號后期維護頻繁無需布線和破壞結構基本免維護備注：相比無源無線測溫方式，其它的測溫方式均有一些不足或者隱患。4.1.1.1.紅外測溫弊端：4.1.1.1.1.紅外測溫探頭安裝固定條件要求苛刻，體積較大，許多柜內發(fā)熱點溫升狀態(tài)不能有效監(jiān)測。4.1.1.1.2.測溫精度容易受到柜內障礙物、灰塵、距離等影響，且需要定期維護清潔測溫探頭。4.1.1.1.3.測溫主機一般使用有線式供電，給一次系統(tǒng)安全間距帶來隱患。4.1.1.2.使用電池供電的弊端：4.1.1.2.1.高溫下電池壽命大

13、大降低，實際壽命很難計算；如大量使用，則需要頻繁停電更換電池。4.1.1.2.2.電池長期處于高溫狀態(tài)下會存在使用壽命減退甚至失效的隱患，給一次系統(tǒng)運行安全帶來隱患。4.1.1.2.3.為了防止電磁場干擾設備和影響電池，一般必須使用屏蔽盒，這樣增加了傳感器尺寸給安裝帶來一定的困難。4.1.1.3.使用CT取電測溫的弊端：4.1.1.3.1.需要提前確定線圈尺寸大小，且體積較大。4.1.1.3.2.線圈安裝麻煩，需要停電較長時間。4.1.1.3.3.CT線圈會引入一些干擾和電壓波動（有時甚至高至數(shù)百伏電壓），造成傳感器工作不穩(wěn)定，且故障率高，給后期維護帶來一定工作量。4.1.1.3.4.運行條件

14、較為嚴格，最低取電工作電流通常需要50安培以上，盲區(qū)大。4.1.1.4.無源無線測溫優(yōu)點：4.1.1.4.1.EH技術取電，能源清潔、綠色無污染，運行條件廣泛（負荷5A以上即可穩(wěn)定運行），盲區(qū)小，不會帶來干擾。4.1.1.4.2.體積小巧，可靈活安裝在動觸頭、靜觸頭、母排、電纜進出線及其它潛在發(fā)熱點。4.1.1.4.3.安裝緊固材料為合金帶，相比于硅膠帶、尼龍扎帶、CT環(huán)，它具有耐高溫、防老化、導磁、耐候等特性能夠使用于各種氣候環(huán)境4.2.無線溫度傳感器安裝方案4.2.1.通過對工程實際情況的了解，確定傳感器安裝位置信息如下：4.2.1.1.動觸頭位置安裝示例由于某些開關柜斷路器型號繁雜，規(guī)格

15、尺寸不統(tǒng)一造成部分斷路器動觸頭無法直接安裝，鑒于此類因素，我公司無源無線溫度傳感器可直接安裝在開關柜的動觸頭。4.2.1.2.母排及電纜進出線安裝示例4.2.2.傳感器安裝采用捆綁式，通過合金帶將傳感器固定于需測溫節(jié)點的就近位置，并保證傳感器感溫部位與被檢測部位表面充分接觸以保證測溫效果。4.2.3.嚴格保證傳感器安裝后的電氣間隙不低于對應電壓等級的最低安全間隙。4.2.4.其他項目工程傳感器安裝位置4.2.4.1.斷路器靜觸頭4.2.4.2.戶內隔離刀閘4.2.4.3.戶外隔離刀閘：母線與觸頭連接接頭處盡量靠近接頭位置4.2.4.4.六氟化硫斷路器：斷路器進出線接頭位置盡量靠近接頭處4.2.

16、4.5.主變壓器進出線接頭4.3.無線接收終端安裝方案4.3.1.無線接收終端電源參數(shù)4.3.1.1.供電方式 AC220V或DC220V4.3.1.2.整機功耗 8W4.3.2.無線接收終端安裝方式有以下幾種（以下安裝方式根據(jù)客戶需求及實際施工環(huán)境靈活定制）4.3.2.1.壁掛式4.3.2.2.機柜式4.3.2.3.嵌入式4.3.3.根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可采用的安裝方式有以下幾種4.3.3.1.壁掛式根據(jù)現(xiàn)場無線傳感器實際分布情況及無線接收終端的有效接收范圍考慮，可將設備安裝在電站場地的小室內或監(jiān)控站樓室內，此種方式最常用。4.3.3.2.導軌式終端安裝在現(xiàn)場的機構箱或端子箱中，電源可直接從箱

17、內電源獲取4.3.3.3.機柜式（戶外型）單獨配置無線測溫接收終端機柜（戶外箱，有透明窗口可查看設備運行狀態(tài)），電源可從用戶許可的位置獲取。機柜式安裝需考慮的幾個施工內容4.3.3.3.1.機柜的安裝底座的建立（土建）4.3.3.3.2.機柜線纜槽的建立（土建）5.通信布線結構及方案5.1.用戶提供現(xiàn)場開關柜及所在空間的平面圖，同時需要提供無線溫度接收終端、站端系統(tǒng)和開關柜所在空間之間的平面圖，方便施工人員制定方案。5.2.無線測溫節(jié)點至無線接收終端之間的通信采用433M無線射頻通信；無線接收終端至后臺之間的通信采用RS485通信。無線接收終端至后臺通信空曠傳輸距離小于100m，通信線纜采用雙

18、絞屏蔽線纜或光纜。5.3.無線測溫系統(tǒng)圖5.4.后臺服務器可單獨布置，后臺通信可選擇的通信協(xié)議有以下幾種（具體通信協(xié)議可根據(jù)客戶需求及工程環(huán)境確定）5.4.1.RS485通信（默認為企標，支持Modbus-RTU/Modbus-TCP協(xié)議）5.4.2.TCP/IP通信5.4.3.IEC61850通信協(xié)議6.設備配置說明6.1.傳感器配置無線溫度傳感器配置間隔名稱機構名稱傳感器數(shù)量單位備注FB-SW-01只FB-SW-02只只只傳感器合計只6.2.無線接收終端配置無線接收終端配置測溫區(qū)域產品型號安裝方式數(shù)量單位戶外場地FB-TR4待定待定套6.3.其他設備及物流配置其他設備及物料物品名稱數(shù)量單位

19、用途后臺服務器1套后臺系統(tǒng)光纜待定m通信網絡布置網線待定m通信網絡布置雙絞屏蔽線待定m通信網絡布置電源線待定m終端電源布置7.危險點識別安全措施危險（源）點可能導致的事故預控措施1.1登高作業(yè)人員高空墜落1.1.1作業(yè)人員必須正確佩帶安全帽，并系好安全帶； 1.1.2搭設的梯子應穩(wěn)固可靠，由專人扶持或將梯子上端與設備捆固在一起；1.1.3作業(yè)人員應穿防滑性能好的工作鞋；1.1.4地面配合人員避開高處作業(yè)的下方；1.1.5作業(yè)前應先認真檢查，安全帶、腳手升降板、爬梯等是否牢固無問題后方可攀登；1.1.6門型桿、出線鐵塔上作業(yè)必須使用雙保險安全帶，轉移作業(yè)位置時不得失去安全帶的保護。1.2落物打擊人員輕、重傷事故，設備損壞事故1.2.1現(xiàn)場作業(yè)人員必須正確佩帶安全帽；1.2.2高處作業(yè)人員應使用工具袋（包）；1.2.3傳遞的物件須捆綁牢靠，物件傳遞嚴禁上下拋擲；1.2.4地面配合人員避開高處作業(yè)的下方；1.3誤入帶電間隔