配电环网柜接点在线测温系统科技项目申请书及可行性研究.docx
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配电环网柜接点在线测温系统科技项目申请书及可行性研究
中国南方电网有限责任公司科技项目
申请书及可行性研究报告
项目名称：
配电环网柜温度在线监测系统
申请单位：
bjie供电局
起止时间：
2013年4月至12月
项目负责人：
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联系电话：
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申请日期：
2012年3月
填写说明
一、请严格按照要求填写各项。
二、专业类别根据项目所属专业种类从发电（能源）、输电、变电一次、配电一次、电力建设、系统运行、继保自动化、电网规划设计技术、通信及信息技术、计量营销、智能电网新技术、综合研究共12类技术中选择。
三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果，字数要求500字以内。
四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门，如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。
五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分，项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划，并明确各阶段交付物及标志性里程。
六、科技经费预算支出科目具体解释见附件1。
项目简表
项目名称
配电环网柜温度在线监测系统
项目
负
责
人
姓名
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工作单位
bjie供电局
性别
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年龄
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职称
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项
目
分
类
1、发电（能源）[]2、输电[]
3、变电一次[]4、配电一次[]
5、电力建设[]6、系统运行[]
7、继保自动化[]8、电网规划设计技术[]
9、通信及信息技术[]10、计量营销[]
11、智能电网新技术[✓]12、综合研究[]
项目起止时间
2013年4月至12月
申请经费总额
项目摘要
智能化电网的一个重要基础是先进的传感和测量技术。
电网中关键元件的温度是系统的重要参数之一。
高压设备及连接点在长期运行过程中,会因各种原因至使温度不断升高而最终酿成事故。
目前针对高压设备运行温度的测量方法有蜡片测温技术，红外测温技术以及光纤光栅测温技术等。
但这几种产品均存在着不同方面的缺陷。
针对这种现状，我公司研制开发了高压设备及连接点温度在线监测系统。
本产品就是为测量电网中关键元件的温度而设计的一种新型温度传感器。
温度传感器采用直接接触式测量，测量准确可靠，监测到的温度数据再以射频方式传送到温度监测仪。
温度监测仪再将温度数据上传至主控室或电力局的各级调度中心。
最终形成一个覆盖全系统的温度监测网络。
为电力系统运行人员和规划人员提供必要的数据支持。
申请单位意见：
（公章）年月日
总部部门、直属机构、分子公司意见：
（公章）年月日
项目分工与计划进度安排
1、项目相关单位及具体分工
单位
具体分工
bjie供电局城区供电分局
选择合适的线路及环网柜进行安装
安装完成后，对数据进行监测
对温度监测仪的报警准确率进行统计
北京国电力成科技有限公司
项目方案设计与开发
主站软件平台的开发
温度传感器及温度监测仪的生产
协助设备安装与调试
2、计划进度安排
任务名称
开始时间
完成时间
主要内容及交付项
项目方案设计与开发
2013年4月
2013年4月
设计方案并讨论
主站软件平台的开发
2013年4月
2013年4月
建立主站系统
温度传感器及温度监测仪的生产
2013年5月
2013年6月
根据方案生产设备
选择合适的线路及地点进行安装
2013年6月
2013年9月
在线路上进行安装
对数据进行监测及温度监测仪准确率进行统计
2013年9月
2013年12月
进行在线应用
项目组成人员情况
序号
姓名
年龄
职称、职务
工作单位
任务分工
1
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总负责
2
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组织协调
3
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具体项目负责
4
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选择线路点
5
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选择线路点
6
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负责安装及监控
7
8
9
一、
目的和意义
智能配电网（SmartDistributionAutomation）是智能电网（SmartGrid）中配电网部分的内容，与传统的配电网相比，要求具有更高的安全性、更高的电能质量以及对故障的预判能力。
随着经济的发展和人民生活水平的提高，社会对供电可靠性也提出了更高的要求，电力用户用电的依赖性越来越强，供电的可靠性及电能质量成为配电网的工作重点之一。
随着社会用电量的日益增加，承载着大负荷输送任务的高压电气设备如变压器、互感器、高压开关柜、刀闸开关等电力负载也在迅速增加。
电网中众多高压电气设备本身、设备之间的联接点是电力输送最薄弱环节，这个薄弱环节的实质问题就是联接点发热。
随着负荷的增大，导致联接点发热并形成恶性循环：
温升、膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度升温直至酿成事故。
据国家电力安全事故通报统计，我国每年仅发生在变电站、开闭所的电力事故，有40%是由高压电气设备和电力线接点过热所致。
而温度升高造成的爆炸或火灾不仅带来了经济损失甚至危及人身安全。
因此监测设备和电缆线接点的温度是非常必要的。
二、项目研究的背景
长期以来，高压设备的联接点运行温度很难实时在线监测，这是因为这些部位都具有裸露高压，还有的是密闭空间，通常的温度测量方法因无法解决高压绝缘问题而无法使用。
高压环境下温度测量的常用方法有以下几种。
蜡片测温技术:
测温石蜡片的颜色随温度的变化而变化，根据其颜色即可判断被测温度，目前应用比较普遍。
优点是简单，成本低廉。
缺点是准确度低、可靠性差（因为完全凭个人经验来判断温度），不能进行定量测量，不能实现实时在线监测。
而且，对高压柜内断路器触头、电缆接头等易发热而运行时不可见部位无法测量。
热红外测温技术:
包括红外测温枪，远红外成像仪等属非接触式测温。
优点是测量范围大，准确度较高，可靠性较好。
缺点是设备昂贵。
且需大量人力进行定期巡测，无法实现温度的实时在线监测。
而且目前大量使用的手车式开关柜内部的断路器动静触头等设备的位置隐蔽，红外测温仪已无法进行测温。
另外红外测温仪必需避开太阳光的背景干扰，一般需在夜间或阴雨天测量。
光纤光栅测温技术:
用光栅片作为温度传感器，粘贴在被测点的表面，测温仪（光谱分析仪）与温度传感器间用光纤连接。
它是利用反射波波长与温度的线性关系来实现温度的测量。
缺点是光纤易折断、不耐高温。
虽然光纤本身是绝缘的，但在积累灰尘后，尤其在潮湿环境下易使绝缘性能降低，导致光纤沿面放电。
这将严重影响运行安全。
且安装调试工作量大，造价高（一台光谱分析仪的价格在十万以上），不适合点少的工程应用。
电子元件式测温技术:
使用电子测温元件实现温度测量。
将温度传感器紧贴在被测点上，测温准确度高，响应速度快。
容易实现温度的实时在线监测。
温度传感器到测温仪的数据传输方式可分为光纤传输和无线传输两种。
无线传输方式又可分为红外传输、433M射频技术、2.4G的zigbee射频技术等。
红外传输方式对安装环境有严格的要求，安装调试不方便，怕震动，怕灰尘。
项目研究的技术关键与难点在于无线组网技术，温度传感器采用锂电池取电和低功耗的处理。
项目申请单位具备的研究基础和条件
北京国电力成科技有限公司，是集科研开发、工程技术、产品制造、销售、工程设计于一体的高新科技企业。
公司致力于高新技术在电力系统中的应用，在结合自身开发实力的基础上，技术以华北电力大学科研人员为后盾，将电力、计算机、自动控制、通讯网络等现代最先进的多学科理论和技术集中应用，开发研制各种电气自动化装置、继电保护设备、监测、检测设备，产品在国内处于先进水平，主要面向电力、矿山、冶金、化工、石油、煤炭等系统的各种类型变电站。
公司拥有一支富有开拓、进取精神的年轻队伍，公司追求一种新型现代高效的管理理念，充分发挥科研人员的才智和联合优势。
开发研制高新技术产品，为电力系统提供最先进的最可靠的产品，为电力系统的安全、可靠运行做贡献。
三、项目研究内容、技术路线与实施方案
1、项目研究内容
主要研究内容
1主要技术内容
1.1温度传感器采用先进的ZigBee射频技术传输温度数据。
理想地实现了一次高压设备和二次测量装置的电气隔离。
真正实现了高压开关运行温度的实时在线监测。
这是现有的同类产品无法实现的。
ZigBee技术是2006年才完善推出的专用于传感控制应用的射频技术。
1.2通过internet网和GPRS网组成覆盖局系统内所有高压设备及连接点的温度监测网络。
组网也是智能电网的一个发展方向。
1.3超低功耗的硬件设计加智能的软件控制，把电池的功用发挥到极致。
使温度传感器有最长的使用寿命，使用寿命长达5年。
1.4从软件，硬件到结构的防电磁干扰设计能够满足高电压大电流的应用场合。
2主要技术难点
2.1微功率无线组网技术：
微功率无线组网技术是环网柜电缆接点在线测温的核心技术之一，是业内首次应用。
配网入地电缆线路的特定工作环境，给无线组网带来较多的技术难题。
温度传感器安装在10kV开关接点、母线排接点和电缆头接点上的，需要与二次测量装置的电气隔离。
确保人员、设备的安全和供电系统的可靠性。
温度传感器与二次测量装置之间通信采用无线传输方式。
温度传感器采用锂电池取电，锂电池有一定的使用寿命，而无线通信时功耗较大，需进行低功耗处理。
因此低功耗设计是无线组网的难点之一；线路长、环网柜安装分散，对无线网络的路由和通信管理要求高；线路所经环境恶劣复杂，有各种强电磁场干扰和建筑遮挡。
要求无线通信有效防止干扰和信号阻隔，实现可靠通信。
2.2电池供电技术：
超低功耗的硬件设计加智能的软件控制，把电池的功用发挥到极致。
使温度传感器有最长的使用寿命，使用寿命长达5年。
2、技术研发路线
基于数字式温度传感器，结合微功率无线通信技术，设计开发适合配网应用的温度监测系统，技术路线如下：
本系统按功能可分为4大部分：
温度传感器、接收装置、网络和后台软件系统。
温度传感器主要由测温芯片，RF发射模块，控制部分和电池组成。
完成温度测量以及将测量数据发送给接收装置的功能。
接收装置主要由RF接收模块，液晶显示和控制部分组成。
完成测量数据的接收并显示以及数据上传功能。
最后通过GPRS和internet网组成一个监测网络将所测量数据发送到后台软件系统进行分析处理。
3、理论研究
Ø基于ZigBee射频技术在温度监测系统中的理论研究；
ØGPRS和internet无线组网技术在温度监测系统中的理论研究；
4、现场试验
2012年第2季度，预计在bjie供电局10kV锦西线、灯火线等片区的相关线路建设现场试验基地，并进行现场实验与验收。
在主干线、主要分支、重点分支安装温度传感器,建设配网监测系统。
实现以下主要功能：
Ø系统主站在基于温度监测系统上，可以显示整个线路图，温度传感器在线路中的具体位置。
温度越限后可发出报警，显示故障位置，帮助调度员进行快速故障定位，并对故障及时处理；
5、理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系
基于无线传输的温度监测理论研究，可以在节省大量人力物力的基础上，及时发现和预判温度故障点。
微功率无线组网技术在温度监测系统中的理论研究与应用，能减少GPRS采集终端的数量，从而达到降低设备投资成本，降低通信费用的目标。
6、外委的工作内容和工作量
无外委合作内容。
7、需要国际合作，要写明与外方的合作方式、知
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