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基于物联网技术的变电设备智能测温系统设计
作者：曲娜
来源：《电子技术与软件工程》2015年第08期
摘 要 近年来，由于物联网技术的飞速发展，使得变电站电气设备在线监测技术有了新的研究方向。本设计将变电站电气设备测温点放入传感网络，然后以无线传输方式把数据传送给基站，再经由基站传给中心，在终端可通过温度管理软件实现实时温度监测功能和联动报警功能等。管理中心监测人员可以根据电气设备运行的温度、相对温升等实时信息判断电气设备工作状态是否稳定。这种基于物联网的实时测温系统的应用，减少了工作人员的劳动强度，减少了故障排除的时间，给变电站电气设备的实时监控带来了经济意义。 【关键词】物联网技术 变电设备 测温系统 1 引言
电力设备连接部分如隔离开关，电缆头等由于各种原因，在电流通过时，温度会随之升高，变电站电气设备绝缘下降，如果一旦短路，对电气设备会有严重损坏。目前变电站设备一旦发热，遇到上述情况，管理人员主要靠测温仪对变电站的电气设备进行检查，这种检测行为无法实现在线温度监测功能和实时联动报警功能等，而另外一些电气设备如柜式开关柜，其内部接触点等位置要实现监测更是不容易。基于智能化无线温度监测变电站的电力设备进行实时温度检测时，电气设备表面被贴上感温元件，检测到的温度数据将通过无线通讯设备发送到监测设备中，当检测到电气设备的运行温度超过限定值时，将进行实时联动报警功能。及时采取适当的措施。一般情况下变电站的电气设备都是金属材料，由于天气温度变化、加工工艺等原因，会使电气设备的触头间发生变化，进而增大了接触电阻。当通电后有电流，温度会随之升高，引起设备老化严重，最终影响电气设备的使用寿命。在实际应用中每年都发生过此类问题。变电站电气设备属于高压带电设备，检测发热点困难，一旦发热严重将影响整个系统的可靠供电和安全运行。 2 系统组成
在无线物联网中，位置信息对整个火灾系统实时检测起着重要作用。由于整个网络中各节点规模大但能量有限，且呈现随机布放，了无线通讯距离，在定位算法及技术上提出了高要求，一般情况下需具备以下特点：
（1）自组织性：物联网中的各个节点是任意排列的，其定位不依赖于全局基础设施。
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（2）纠错性：整个网络中各节点规模大但能量有限，硬件配置低，会产生误差，所以在算法中要有很好的纠错能力。
（3）高能效性：为了减少各个节点间进行无线通信所消耗的能量，这样可以增加网络节点的使用寿命。
（4）分布式：各个物联网中的各个节点应独自计算自己的位置。
整个网络主要由管理中心机、传输基站和无线测温传感器等组成。整个系统由若干无线测温网络节点、路由器节点和网络协调器、数据传输终端和报警装置等组成。网络终端节点在变电站电气设备处， 路由器将数据转发至网络协调器.网络协调器负责汇总数据， 对数据压缩，监控主机接收采集到的数据。
其中终端节点由RFD承担， 主要有以下4部分组成：
（1）数据采集部分主要由测温传感器和A/D转换模块组成，该部分主要任务是通过测温传感器检测到温度信息并进行A/D数据转换，A/D 转换器在进行选择时要符合以下要求： a. 转换速率。A/D转换器需要一定的时间来完成启动到转换的过程，该时间倒数，即转换速率，它指的是每秒钟所完成的转换次数。这是在选择A/D转换器时需要考虑的重要指标之一。 此外在确定A/D转换器的转换速率时，我们可以考虑先从采样速率入手。
b.位数选择。在选择A/D转换器的位数时，应该从数据采集系统及静态精度和系统分辨率这三方面考虑。静态精度主要是由放大信号噪声所带来的误差。而量化误差与A/D转换器的位数也有关。
（2）数据处理模块和控制模块由微处理器和存储器构成，它们负责整个网络节点的定位、同步、数据融合、路由协议、能量管理、任务管理等，是整个物联网传感器节点的核心组成部分。
（3）无线通信部分主要是用来控制各传感器节点间的无线通讯数据的、采集、收发和交换。
（4）供电模块为物联网传感器各个节点提供能量支持，由于变电站电气设备坏境中存在高电压和大电流， 管理人员不能任意出入， 且无人值守， 因此降低终端节点的能耗至关重要，可根据需要设置芯片的工作模式. 当有命令要求时， 跳到活动模式。这样大大降低了芯片的功耗， 从而延长节点的工作时间。 3 系统物理结构
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基于分布式的物理结构在整体上分成三个层：采集层、收集层和监测层，为物联网系统提供了灵活性和方便性。其中在采集层和收集层之间，系统进行无线通讯，收集层和监测层之间通过通信网络线连接。传感器测温元件检测到被测物体的温度信息后通过采集层以无线方式发送给收集层。主站收集传送来的测温数据信息，通过处理后传送到监测层。数据管理由监测终端进行，通过分析实时温度数值信息，做出判断是否发出报警信号。子站发送的温度信息给主站，然后经过RS-485 总线将数据信息发送到监视系统和调度端。监测层通过监视管理中心机接收主站上传来的数据信息。监视管理中心机装有本系统的应用分析软件，将接收到的数据信息进行计算分析及存储温度曲线时间及数值等。根据实际需要，中心机数据库还可以进行在线操作、修改及扩充。 4 总结
基于物联网技术的变电站进行温度在线监测方案能够针对全站主要电气设备及接头、电抗器等设备的在线温度监测提供技术支持，并可以为全站电气设备的状态检修提供数据支持。这是变电站电气设备温度在线监测方式的，与以往传统的测温方法相比，不但节省了人力、物力，还具有高精度、响应速度快、容易安装、抗干扰能力强等特点，具有重大的实践意义。 参考文献
[1]孟庆民.高压开关设备的温度在线监测研究[J].高压电器，2006（12）.
[2]许一声，顾霓鸿.高压开关柜触头温度在线检测仪[J].高压电器，2005（02）：139-140. [3]宁焕生.RF功与物联网射频、中间件、解析与服务[M].北京：电子工业出版社，2008. 作者简介
曲娜（1982-），女，吉林春市人。硕士学位。现为吉林建筑大学城建学院讲师。主要从事电子技术方面研究。 作者单位
吉林建筑大学城建学院 吉林春市 130111
