VA4000电力无线测温系统.docx
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VA4000电力无线测温系统
VA4000电力无线测温系统
设计方案
伏安国电（河南）科技有限公司
目录
一公司简介
伏安国电（河南）科技有限公司成立于2003年，是从事能控管理系统、电力自动化、综合信息集成等方向的一家集科研、生产、营销和服务为一体的高新技术产业公司，创建了国内首家“互联网+配电云”的监控信息服务平台。
公司的营销和服务网络覆盖全国，现有员工300余人，下辖一个研发中心，两个服务中心，六个事业部，在南京、武汉、西安、济南等各省会城市设有办事机构。
公司拥有国内一流的研发技术团队和具有丰富工程经验的专业服务队伍，从产品的设计、生产到服务的各环节，为客户提供全方位的可靠保证。
万物互联的时代，伴随“互联网+能源”产业发展，伏安国电拥有业内领先的自主核心技术和持续创新能力，提供了电气自动化、厂站综合自动化、各种电压等级保护测控、智能配电监控、电能质量检测、能源管控（EMS）等系列产品和解决方案，参与国家各领域的建设发展，承担完成了一大批国家重大工程项目。
“质量、诚信、忠诚”的伏安国电，着力提升产品研发和创新能力，提供业内最优质的服务，成为电力物联网产业的先行者，以一流的技术和精益求精的专业风范，为每一位合作伙伴创造更大价值
二技术解决方案
1.需求分析
在电力系统中，高压开关、GIS（气体绝缘变电站）等高压电器和载流母线等电力设备在负载电流过大时会出现温升过高，最后能使相邻的带电部件性能劣化，甚至击穿，根据电力安全监督部门提供数据分析，全国电力单位每年因为高压开关、母线温度过高引发的重大事故上千起，给生产和经营造成巨大经济损失。
通过监测母线接点、高压电缆接头、高压开关触点温度的运行情况，可有效防止高压输、变电故障的发生，为实现安全生产提供有效保障。
因此采取有效措施监测高压母线及高压开关接触温度是电力系统急需解决的重大课题。
许多母线以及开关处于高电位，目前国内专门用于高压母线、高压开关及电接触发热测量的仪器还很少。
温度监测的方法，一种是在高压电接触表面涂一层颜色随温度变化的发光材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，这种方法准确度低、可靠性差，不能进行定量测量；另外一种方法是利用辐射特性的红外热像仪，准确度较高，但由于需要光学器件，在高压开关柜等特定场合使用不太方便，而且价格较高，推广应用有一定困难。
更重要的是以上两种方式都需要人工进行巡查，不能实时得到温度数据，所得到的数据永远是滞后的，起不到温度实时报警功能。
而有线通讯方式的电子仪表不符合电力高压环境测量仪表规范。
电力系统中的输配电压一般有10KV，35KV，110KV，220KV，500KV分为ABC三相，由于高电压设备温度的特殊性，以往有三种测量方法：
1.红外测温仪测温
2.接点处贴蜡片测温，
3.光纤通讯测温。
手持红外测温仪是由人每天数次去采集每次上百个点的温度，工作量大，精度低，甚至有些高压开关柜是封闭的，根本无法测到。
蜡片测温是将蜡片贴在节点上，当温度过高时蜡片变色，需要人眼观察，也存在同样的问题。
而光纤测温改进很多，测温点单片机将温度数字化后通过光纤传输至集中器，集中器连接到计算机系统，定时数据存储和超温报警。
它的缺点在于光纤在运行几个月后会沉积灰尘等杂质，降低绝缘强度，反而给电力设备安全运行带来更大威胁甚至威胁到人身安全。
鉴于以上分析，我公司创新的提出了电力无线测温的方法，并且由我主持自主研发了“电力无线温度监控系统”，成功解决了目前存在的上述问题,可在高压环境下精确测量温度,准确有效地实现了实时监控。
该系统已通过电科院、开普检测中心等相关机构检测，已经申请专利，并被获准。
系统已经在在华北电网、内蒙电网、河南电网、山东电网、南方电网、安徽电网、陕西电网、青海电网、邯钢、首钢等单位的几百座厂站可靠运行。
该系统完全符合高压环境仪表的要求，运行稳定,能在高压环境下准确及时处理数据、传输数据。
上述单位的专家们一致认为该系统填补了电力行业高压环境中实时无线测温的空白，为电力行业安全生产提供了更有效的监控措施。
2.系统解决方案
根据高电压（6kV-500kV）作业环境下温度测量的特点，我公司推出工业无线温度监控系统，本方案特点是：
温度传感器采用短程无线通讯将温度传输到无线集中器（也称汇聚终端），无线集中器再通过光纤通信、或GPRS通信等方式将温度数据传输到监控中心，从而实现温度的集中监控。
本技术方案能应用到常规变电站、综自站、箱式变及站外远距离线路电缆接头等各种形式，500KV及以下等各种电压等级。
系统结构图如下：
图1
无线测温终端由高能电池供电，减少高低压之间的电气联系，采用全数字方式工作，温度传感器附着在发热点上（高压母线或高压开关），并由一段数据线和无线数据变换器相连接（温度传感器和数据变换器一起称为无线测温终端），该终端附着在高压母线或高压开关上并长期工作在高压环境中。
无线测温终端把温度信号通过无线的方式直接或经过无线中继站传送给无线汇聚终端，无线汇聚终端可以接收多个测温终端发送来的数据，对于是否使用无线中继站是由测量环境以及各测温终端所处的物理位置所决定的。
当测温终端与无线汇聚终端处于有效的通讯距离内，无须增加无线中继站。
系统采用短程无线网络的方式，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。
无线汇聚终端则安装在控制中心，控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化，实现足不出户掌握整个高压系统的发热状况，进而做出正确的决策。
无线汇聚终端可以把接收到的数据通过光纤以太网或GPRS/CDMA把数据传送到控制中心的计算机，由计算机的后台软件进行处理。
系统网络拓扑图如下：
方式一：
方式二：
在以上二种方式中,任何一种都可以将测温数据实时稳定的传到监控中心。
温度传感器附着在发热点上，并由一段导线和无线数据变换器相连接（温度传感器和无线数据变换器一起称为无线测温终端），无线数据变换器也随之附着在高压线路上或高压开关上。
温度传感把感知的温度转化为电信号，由无线变换器处理后得到温度值并通过无线的方式经过无线中继站或直接传送给无线汇聚终端，无线汇聚终端可以接收多个无线数据变换器发送来的数据，对于是否使用中继站是由测量环境和整个测量的范围以及各无线数据变换器所处的测量点位置所决定的，如果所有的无线数据变换器与无线采集汇聚终端在有效的通讯距离内，那么就可以不增加中继站，否则就需要增加中继站。
如果在无人值守的环境，控制中心远离实际测温的地点，无线采集汇聚终端可以把接收到的数据通过RS232传送给GPRS/CDMA，再由GPRS/CDMA把数据由远程传送到控制中心的计算机，再由计算机的后台软件进行处理。
三系统组成
本系统由硬件和软件两部分组成，下面分别对其做详细说明。
3.1无线测温终端性能及参数
3.1.1VAT-2000无源无线测温终端
型号：
VAT-2000
适用范围：
电压（6kV-500kV）范围内断路器触头、母排汇流点等易发热位置均可监测。
技术特性：
1.超强取电性能，无工作盲区
断路器触头或开关柜母排上只要有2~3A一次电流，即可正常工作，10000安培下可连续工作。
2.采用喉箍式结构，安装更方便
测温终端安装方式方便，可以安装在母排、电流汇接点等位置。
3.发射频率智能化
可以根据触头臂或母排上感应电流的大小自动调整发送频率，数据发送频率更智能化，大于等于1秒可以任意设定。
4.感应能量小，稳定性高
模块内部从一次电流感应到的功率从3A的0.04mW到5000A的8mW，由于本身感应到的功率小，不需要通过保护电路去消耗多少能量，更加稳定。
5.屏蔽结构设计，抗干扰性好
内部硬件设计上，增加了屏蔽罩和保护电路，可以轻松的应对群脉冲和浪涌带来的干扰。
6.新合金材料应用，自产热小
铁芯采用特殊的软磁合金材料，产热很小，在10000A的大电流下对监测点没有任何影响，不同于传统硅钢片，取的能量很高，产热很严重，影响可靠性。
技术参数：
✓低功耗：
低功耗CT取电，以5秒~21分钟为数据的传输周期
✓频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射功率：
10mW
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
CT取电
✓整机寿命：
大于10年
✓测量温度：
-55℃～+125℃（VAT-2000S/P可达500度）
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV等级，数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
适用户内，不防水
✓尺寸：
61×33×14毫米
✓重量：
45g
3.1.2VAT-2001无源无线测温终端（户外型）
型号：
VAT-2001
适用范围：
电压（6kV-500kV）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头等易发热点均可监测。
技术特性：
1.超强取电性能，无工作盲区
断路器触头或开关柜母排上只要有2~3A一次电流，即可正常工作，10000安培下可连续工作。
2.采用喉箍式结构，安装更方便
测温终端安装方式方便，可以安装在母排、电流汇接点等位置。
3.发射频率智能化
可以根据触头臂或母排上感应电流的大小自动调整发送频率，数据发送频率更智能化，≥1秒可以任意设定。
4.感应能量小，稳定性高
模块内部从一次电流感应到的功率从3A的0.04mW到5000A的8mW，由于本身感应到的功率小，不需要通过保护电路去消耗多少能量，更加稳定。
5.屏蔽结构设计，抗干扰性好
内部硬件设计上，增加了屏蔽罩和保护电路，可以轻松的应对群脉冲和浪涌带来的干扰。
6.新合金材料应用，自产热小
铁芯采用特殊的软磁合金材料，产热很小，在10000A的大电流下对监测点没有任何影响，不同于传统硅钢片，取的能量很高，产热很严重，影响可靠性。
技术参数：
✓低功耗：
低功耗CT取电，以5秒~21分钟为数据的传输周期
✓频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射功率：
10mW
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
CT取电
✓整机寿命：
大于10年
✓测量温度：
-55℃～+125℃（VAT-2000S/P可达500度）
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV等级，数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
适用户内，不防水
✓尺寸：
52×48×30毫米
✓重量：
45g
3.1.3VAT-2000A方形无线测温终端
型号：
VAT-2000A
适应范围:
电压（6kV-500kV）范围内刀闸点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头等易发热点均可监测。
技术特性：
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向上传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度，采用高能电池，待机电流2微安
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
高绝缘行和抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
主要功能:
1、实时在线监测易发热点温度
2、被监测点温度通过无线传输传送到汇聚终端
3、可按设定时间向上传送数据
技术参数:
✓频率范围：
433MHZ～434.79MHZ（免申请）
✓输出功率：
+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射电流：
90mA
✓测量循环周期：
t*5秒（用户可设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓电池及整机寿命：
5～8年（视测量时间间隔而定）
✓测量范围：
-55℃～+500℃
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80KPa～110KPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV，而数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
IP66
✓外壳：
铝合金
✓尺寸：
96*35*27mm连接线长度150mm
✓重量：
110g
3.1.4VAT-2000S半球形无线测温终端
型号：
VAT-2000S
适用范围：
电压（6kV-500kV）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头等易发热点均可监测。
技术特性：
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向上传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续≥8年
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
高绝缘性和抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
主要功能：
1.实时在线监测易发热点温度
2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇聚终端
3.可按设定时间向上传送数据
详细技术参数：
✓低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒~21分钟为数据的传输周期
✓
频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射电流：
10mA
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓电池及整机寿命：
8～10年（视测量时间间隔而定）
✓测量温度：
-55℃～+125℃（VAT-2000S/P可达500度）
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV等级，数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
IP66
✓尺寸：
直径70mm×高度60mm 连接线长度150mm
✓重量：
160g
3.1.5VAT-2000T/I红外无线测温终端
型号：
VAT-2000T/I
适应范围:
非接触式测温。
应用在接触式测温不能满足条件的特殊环境，如超高温、高绝缘要求等。
技术特性：
特点：
非接触式、红外、无线测温
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向采集装置传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度，采用高能电池，待机电流20微安
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
安装便捷：
安装底座带万向头，根据被测物体可以任意调节方向
主要功能：
1、实时在线监测易发热点温度
2、被监测点温度通过无线传输传送到汇聚终端
3、可按设定时间向上传送数据
技术参数：
✓ 频率范围：
433MHZ～434.79MHZ（免申请）
✓输出功率：
+20dbm
✓距离系数：
11.6:
1
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射电流：
100mA
✓测量循环周期：
t*5秒（用户可设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓电池及整机寿命：
3～5年（视测量时间间隔而定）
✓测量范围：
-70℃～+380℃
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80KPa～110KPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓防水级别：
IP66
✓尺寸：
主体长66mm、口径宽50mm、雨罩长84mm
✓重量：
230g
3.1.6VAT-2000T/C表带式无线测温终端
适应范围:
电压（6kV-500kV）范围内刀闸点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头等易发热点均可监测。
技术特性：
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向上传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度，采用高能电池，待机电流2微安
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
高绝缘行和抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
主要功能：
1、实时在线监测易发热点温度
2、被监测点温度通过无线传输传送到汇聚终端
3、可按设定时间向上传送数据
技术参数：
✓频率范围：
2.4G
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
70m（无阻挡）
✓发射功率：
10mW
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓整机寿命：
大于5年
✓测量温度：
-20℃～+125℃
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于气候条件恶劣地区及户外使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV等级，数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
适用户内，不防水
✓尺寸：
41×28×14mm（不含表带），330×28×14mm（含表带）
✓重量：
50g
3.1.7VAT-2000E扇形无线测温终端
型号：
VAT-2000E
适用范围：
电压（6kV-500kV）范围内刀闸触点、主变套管、母联、穿墙套管、线缆接头、手车式断路器等易发热点均可监测。
技术特性：
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向上传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续≥8年
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
高绝缘性和抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
主要功能：
1.实时在线监测易发热点温度
2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇聚终端
3.可按设定时间向上传送数据
详细技术参数：
✓低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒~21分钟为数据的传输周期
✓频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓
发射电流：
10mA
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓电池及整机寿命：
8～10年（视测量时间间隔而定）
✓测量温度：
-55℃～+125℃（VAT-2000E/P可达500度）
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于在小车开关柜内使用
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，可以应用于500KV等级及以下，而数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
不防水
✓尺寸：
内环直径50mm×外环直径79.6mm×高64mm 传感器长度50mm
✓重量：
50g
3.1.8VAT-2000K吸顶式无线测温终端
型号：
VAT-2000K
适用范围：
电缆夹层、电抗器室、变压器室等环境温度监测。
技术特性：
实时性：
实时在线监测
实时上传：
可按设定时间向上传送数据
低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5分钟为数据的传输周期，可持续≥8年
准确性：
测量精度可达±0.5℃
可靠性：
高绝缘性和抗电磁场干扰性
灵活性：
用户可根据自己的需求，灵活、方便的设置参数，便于安装维护
保密性：
可透明传输，也可以数据加密
主要功能：
1.实时在线监测温度
2.被监测点温度通过无线传输方式传送到汇聚终端
3.可按设定时间向上传送数据
详细技术参数：
✓低功耗：
低功耗高灵敏度采用高能电池，以5秒~21分钟为数据的传输周期
✓
频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
✓输出功率：
>+20dbm
✓传输距离：
800m（无阻挡）
✓发射电流：
10mA
✓测量循环周期：
t*5秒（可以用户设置）
✓电源：
电池（可更换）
✓电池及整机寿命：
8～10年（视测量时间间隔而定）
✓测量温度：
-55℃～+125℃
✓测量精度：
±0.5℃
✓大气压力：
80kPa~110kPa
✓耐地震能力：
地震烈度7级
✓多层屏蔽技术，抗干扰能力强，软件辅助纠错，数据采集准确，传输可靠。
✓防水级别：
不防水
✓尺寸：
直径105mm高度55mm
✓重量：
120g
3.2无线汇聚终端性能及参数
3.2.1VAT-2000C/I型大屏幕无线汇聚终端
型号：
VAT-2000C/I型（大屏幕）
本型号适合挂在墙上或者嵌入开关柜面板上，7寸65536色TFT真彩触摸屏（可定制更大尺寸）。
在433MHz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令。
技术特性：
可管理1024个测温终端
灵活性：
可随时在组内添加、删除无线测温终端
外置天线：
4dbm的增益
该终端为7寸触摸屏结构，体积小安装灵活。
该终端具有USB存储功能，可以存储长达10年的温度数据，用户可随时更换U盘进行数据分析。
数据保存为通用CSV格式，用户无需安装后台软件，EXCEL便可进行浏览。
终端自身可显示当日和30日内温度趋势曲线，方便用户现场查询。
搭配方式灵活，可以做到一柜一屏，也可多柜一屏，按客户要求灵活安装。
技术参数：
1.频率范围：
433MHz－434.79MHz（免申请）
2.屏幕参数：
7寸65536色TFT真彩触摸屏。
3.内部配置：
高性能32位RISCCPU，主频800MHz。
4.接受灵敏度：
-123dbm
5.测量循环周期：
t*10秒（可以用户设置）
6.湿度显示：
1-3路湿度 可选
7.符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2的要求，适于在气候条件恶劣的地区使用
8.防水级别：
不防水，适用于室内
9.接口方式：
RS232/485、以太网、USB。
10.电源：
AC85至265V DC100至360V
11.尺寸：
宽250mm×高210mm×深70mm
3.2.2VAT-2000C/N型无线汇聚终端
型号：
VAT-2000C/N型（彩色液晶）
本型号适合镶嵌在开关柜面板上。
在433MHz频段上实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中处于核心地位，由它来调节整个无线通讯网络。
通过连接计算机上安装运行的设置软件实现对无线测温终端设置，也可设置为中继模式（距离较远时使用）。
技术特性：
系统可管理多达255个VAT-2000C/N,每个VAT-2000C/N为一组,每组可管理1024个测温终端
灵活性：
可随时在组内添加、删除
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