黄豫明

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：针对传统的有线测温方法因无法彻底解决高压绝缘问题而不能应用于高压开关柜温度检测的问题，设计了一种高压开关柜无线测温系统，详细介绍了该系统硬件及软件设计，分析了系统测试过程中存在 的问题并给出了相应的优化措施。测试结果表明，系统可稳定地运行于工作环境，满足一次安装、２ａ内无需维护的要求。

关键词：高压开关柜；温度检测；无线网络；ZiBee；JN5148；DS18B20

 

0 引 言

高压开关柜在运行过程中，柜内触点与母线连接处、动静触头电路发热过大，易引发停电和火灾事故。因此，高压开关柜内温度监测尤其是三相触点温度监测非常重要。

高压设备存在裸露电压，传统的有线温度检测方法因无法彻底解决高压绝缘问题而不能应用。无线测温系统采用无线电波进行信息传输，不需要布线，与高压设备等电势，不需要采取绝缘措施。因而无线测温系统可解决高压设备测温难题。本文采用ＡＲＭ 单片机及无线模块ＪＮ5148构建星形结构的无线传感网络，结合温度传感器实现高压开关柜关键部位的温度监测。

6 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，在广泛征求用户和专家意见的基础上,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**的无线测温软件。

6.1 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8），系统设计遵循**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。

 

图8 Acrel-2000T无线测温系统结构图

6.2 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。

6.3 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9）。

 

图9 电气接点在线测温结构图

6.3.1 安科瑞无线温度传感器

无线温度传感器共有5种，分别对应螺栓固定、表带固定、扎带捆绑、合金片固定等安装方式。针对不同的变电站要求，可根据传感器供电方式以及安装位置的不同，考虑安装方便的因素，选择相匹配的传感器。

物料名称	型号	参数说明
电池型无线测温传感器	ATE100	电池供电，寿命≥5年；-40℃~+125℃； 2.4GHz，空旷距离10米； 102.37*47.93*23mm，φ13.5mm(长*宽*高，孔径)。
	ATE200	电池供电，寿命≥5年；-40℃~+125℃； 2.4GHz，空旷距离10米； 44.17*30*18.5mm，L=325.40mm(长*宽*高，三色表带)。
	ATE300B	电池供电，寿命≥5年；-10℃~+125℃； 470MHz，空旷距离150米； 49.95*35.95*22mm(长*宽*高)。
CT取电型无线测温传感器	ATE300	CT感应取电，启动电流≥5A；-10℃~+125℃； 470MHz，空旷距离150米； 扎带固定，合金片取电；73*33.5*16mm(长*宽*高)。
	ATE400	CT感应取电，启动电流≥5A；-50℃~125℃； 433MHz，空旷距离150米； 合金片固定、取电；三色外壳；25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。

6.3.2 安科瑞无线收发器

无线测温收发器共有3种，通过无线射频方式接收温度数据。收发器根据不同的传感器型号进行匹配，同时传感器的传输距离决定接收装置能否多柜接收。

物料名称	型号	参数说明
无线收发器	ATC200	可接收12个ATE100/200
	ATC400	可接收240个ATE300/ATE300B
	ATC450-C	可接收240个ATE400

6.3.3 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。

物料名称	型号	参数说明
显示终端	ARTM-Pn	面框96*96*17mm，深度65mm；开孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 接收**多60个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
显示终端	ASD320 ASD300	面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；开孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 接收**多12个ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。
显示终端	ATP007 ATP010	面框226.5*163*6mm，深度70mm；开孔215*152mm； DC24V供电；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 接收20个ATC200/1个ATC400/1个ATC450-C。
无线测温集中集中**设备	Acrel-2000T/A	壁挂式安装 标配一路485接口、一路以太网口 自带蜂鸣器告警 柜体尺寸480*420*200 （单位mm）
无线测温监控设备	Acrel-2000T/B	硬件：内存4G，硬盘128G，以太网口 显示器：12寸，分辨率800*600 操作系统：Windows7 数据库系统：Microsoft SQL Server 2008 R2 可选Web平台/APP服务器 柜体尺寸为480*420*200（单位mm)

 

7 结语

高压开关柜无线测温系统采用片上系统高性能、低功耗无线微控制器ＪＮ５１４８ 与数字温度传感器 ＤＳ１８Ｂ２０为基本元件组建ZiBee无线系统，避免了复杂的现场布线过程，解决了高压开关柜不易绝缘的问题。该系统通过现场总线与上位机通信，实现了高压开关柜的远程实时温度监测。

 

【参考文献】

[1] 王福凯，兰西柱，董瑞琦，李海洪，赵殷瑶．高压开关柜无线测温系统设计［Ｊ］.工矿自动化，2012(7)：108-112．

[2] 孙科，肖宾杰．ZigBee技术在测温系统中的应用［Ｊ］．测控技术，2008（１）：36-38.

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版.

 

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