無(wú)線無(wú)源溫度檢測(cè)原理

1、無(wú)線測(cè)溫技術(shù)方案(基于EH技術(shù))1.EH技術(shù)說(shuō)明1.1.EH技術(shù)簡(jiǎn)介環(huán)境能量采集（EnergyHarvesting）技術(shù)具有可循環(huán)、無(wú)污染、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，它建立在微電子技術(shù)和微功耗技術(shù)的基礎(chǔ)上，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科，它涵蓋了太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能、機(jī)械能、電磁能采集等諸多方面。能量收集技術(shù)應(yīng)用范圍極其廣泛：交通、能源、物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、生物等等。把能量采集技術(shù)應(yīng)用到電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)是一個(gè)前所未有的創(chuàng)新，必將為解決電網(wǎng)智能化運(yùn)行提供一個(gè)全新的平臺(tái)。能量收集(EH)也稱(chēng)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(dòng)、熱或生物來(lái)源中捕獲毫瓦級(jí)能量?？赡艿哪茉催€來(lái)自手機(jī)天線塔等發(fā)出的射頻。然后，電源經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)并存儲(chǔ)起來(lái)。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(fù)載使用。1.2.EH技術(shù)應(yīng)用在變電所、站的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)具有豐富的電磁能，對(duì)于電壓高電流小的場(chǎng)源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場(chǎng)要比磁場(chǎng)強(qiáng)得多，對(duì)于電壓低電流大的場(chǎng)源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備和模具)，磁場(chǎng)要比電場(chǎng)大得多。因此我們認(rèn)為高壓設(shè)備內(nèi)是一個(gè)工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)能量非常密集的區(qū)域。我們正是利用微電子技術(shù)、低功耗技術(shù)以及能量管理技術(shù)收集高壓設(shè)備中的電磁能，并將其能量轉(zhuǎn)化為無(wú)線溫度傳感器所需之電源。將EH技術(shù)應(yīng)用于高壓設(shè)備一次回路的無(wú)線測(cè)溫，解決了傳感器的能量需

3、求問(wèn)題，使得傳感器擺脫了對(duì)傳統(tǒng)電池的束縛，體積更小，可靠性更高，安裝更方便，維護(hù)更簡(jiǎn)單，產(chǎn)品更環(huán)保，技術(shù)更先進(jìn)。2.基于EH技術(shù)的富邦電控FTZ600無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)2.1.無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)介我公司的無(wú)源無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成：無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)線溫度接收終端、數(shù)據(jù)服務(wù)器及后臺(tái)；效果結(jié)構(gòu)圖如下所示：接收終端在系統(tǒng)中承擔(dān)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(guò)光纖、485或者無(wú)線等方式傳輸給數(shù)據(jù)后臺(tái)，他們形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)到達(dá)后臺(tái)后，用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器方式監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)溫度、歷史曲線，如果出現(xiàn)超溫情況，可以快速定位并及時(shí)通知相關(guān)人員。這就是系統(tǒng)的應(yīng)用層。3.無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)單元

4、介紹3.1.無(wú)源無(wú)線溫度傳感器目前我公司研發(fā)多種無(wú)線溫度傳感器既能滿足室內(nèi)開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫，也可以滿足戶(hù)外變壓器、軸承、隔離刀閘等設(shè)備無(wú)線測(cè)溫要求。我公司的無(wú)源無(wú)線溫度傳感器是基于美國(guó)TI公司的無(wú)線數(shù)字通信技術(shù)及低功耗技術(shù)、EH技術(shù)而研制的高性能產(chǎn)品，新一代無(wú)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(shì)在于不再需要電池供電，徹底解決電池后期維護(hù)頻繁、壽命有限的問(wèn)題；而且體積小巧，安裝方式靈活多樣，將開(kāi)關(guān)柜溫升監(jiān)測(cè)提升到一個(gè)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(yīng)用較廣泛的有兩款(FB-SW-02、FB-SW-01)FB-SW-02型無(wú)源無(wú)線溫度傳感器體積小，可適

5、合于國(guó)內(nèi)外高壓設(shè)備室內(nèi)及戶(hù)外動(dòng)靜觸頭、隔離刀閘、斷路器、母排、電纜連接處的溫度的測(cè)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(cè)量；安裝方便、安全、靈活。FB-SW-01型無(wú)源無(wú)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(dá)2000m；可適用于戶(hù)外架空電纜，高壓變電站戶(hù)外場(chǎng)地間隔內(nèi)設(shè)備各結(jié)構(gòu)的溫度監(jiān)測(cè)；包括戶(hù)外電流互感器、戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)、戶(hù)外斷路器以及變壓器等；3.1.1.FB-SW-02型無(wú)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(hù)等級(jí)IP68(最高防護(hù)等級(jí))工作頻段433MHz發(fā)射功率10dbm傳輸距離220m（空曠距離）視距，實(shí)際情況據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而

6、定測(cè)溫方式接觸式體積輕小，優(yōu)先安裝動(dòng)觸頭測(cè)溫范圍-45 +125測(cè)量精度1測(cè)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(wú)源）使用壽命10年可維護(hù)性后期基本免維護(hù)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(dòng)、靜觸頭以及母排、電纜進(jìn)出線端口、隔離刀閘等位置。3.1.2.FB-SW-01型無(wú)溫度傳感器參數(shù)如下表所示：工作環(huán)境-40 +85，95%RH防護(hù)等級(jí)IP68(最高防護(hù)等級(jí))工作頻段433MHz（免申請(qǐng)）發(fā)射功率 13dbm傳輸距離2000m（空曠距離）視距，實(shí)際情況據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而定測(cè)溫方式接觸式體積輕小，

7、優(yōu)先安裝動(dòng)觸頭測(cè)溫范圍-45 +125測(cè)量精度1測(cè)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(wú)源）使用壽命10年可維護(hù)性后期基本免維護(hù)外形尺寸14874mm傳感器主體尺寸安裝方式固定式可安裝在戶(hù)外架空電纜接頭、戶(hù)外電流互感器、戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)、戶(hù)外斷路器以及變壓器等設(shè)備上3.2.無(wú)線接收終端FB-ANT無(wú)線溫度接收終端是在上一代產(chǎn)品基礎(chǔ)上研制的新產(chǎn)品，與上一代及其他公司的類(lèi)似產(chǎn)品比較，我們的產(chǎn)品具備更強(qiáng)大的功能和可靠的性能，雙光口、雙無(wú)線、雙485、單網(wǎng)口，光纖可以直接接入我們產(chǎn)品，亦可采用多通訊口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼功能。無(wú)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(jī)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(wǎng)口一路可配置上行速率4kbps下行信道無(wú)線無(wú)線頻段433MHz接收靈敏度-110dbm下行速率10kbps傳感器點(diǎn)數(shù)9點(diǎn)可選顯示方式LCD溫度變化曲線2小時(shí)超溫報(bào)警有報(bào)警門(mén)限可設(shè)聲光報(bào)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(wǎng)、RS485、光纖可選3.3.無(wú)線監(jiān)控后臺(tái)我們的無(wú)線測(cè)溫后臺(tái)采用國(guó)內(nèi)品牌工控機(jī)或者由客戶(hù)指定型號(hào)的計(jì)算機(jī)，后臺(tái)軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的

9、軟件著作權(quán)。具有人機(jī)界面友好、操作方便、數(shù)據(jù)全面、功能完善的特點(diǎn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警和Web訪問(wèn)功能。監(jiān)控后臺(tái)的參數(shù)如下：配置機(jī)型按客戶(hù)需求或知名品牌工控機(jī)可選工作環(huán)境-4085,95%RH供電方式AC220V或DC220V可選顯示要求實(shí)時(shí)溫度、歷史曲線、超溫報(bào)警、一次圖報(bào)警功能具有高溫告警短信通知功能通訊功能串口、以太網(wǎng)口、modbus協(xié)議、IEC61850協(xié)議可選可訪問(wèn)性可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)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(jié)構(gòu)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(gè)電氣節(jié)點(diǎn)的溫升曲線變化，輔助電網(wǎng)分析柜體

10、的運(yùn)行狀態(tài)以及潛在隱患； 4.產(chǎn)品優(yōu)越性4.1.無(wú)源無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的特點(diǎn)4.1.1.技術(shù)要點(diǎn)器件選用：無(wú)線溫度傳感器關(guān)鍵器件采用國(guó)際進(jìn)口器件；獨(dú)特技術(shù)：全向性天線、多層屏蔽、多層PCB、低功耗；權(quán)威檢測(cè)：國(guó)家繼電保護(hù)中心通訊標(biāo)準(zhǔn):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(biāo)準(zhǔn)，靜電、群脈沖、浪涌IV級(jí)規(guī)范環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程：GB 2423標(biāo)準(zhǔn)，高低溫交變濕熱環(huán)境試驗(yàn)工頻高壓試驗(yàn)：100kV/15min工頻磁場(chǎng)試驗(yàn)：5000A/m4.1.2.與其它產(chǎn)品類(lèi)比特點(diǎn)我公司無(wú)源無(wú)線溫度傳感器與其它常見(jiàn)測(cè)溫設(shè)備性能比較如下表所示：測(cè)溫方法技術(shù)規(guī)格紅外測(cè)溫有源無(wú)

11、線測(cè)溫CT取電測(cè)溫?zé)o源無(wú)線測(cè)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(wú)線傳輸無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸測(cè)溫方式紅外線接觸式接觸式接觸式測(cè)溫精度2.01.01.00.5響應(yīng)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(diǎn)固定于發(fā)熱點(diǎn)固定于發(fā)熱點(diǎn)適用性柜內(nèi)裸露部位測(cè)溫母排、靜觸頭等母排，靜觸頭等動(dòng)觸頭、母排等影響因素鏡頭需要調(diào)焦和對(duì)準(zhǔn)發(fā)熱點(diǎn)，物距比直接影響精度，套管、柜壁等阻擋其測(cè)量，振動(dòng)、塵土影響其測(cè)量受電池壽命和高溫特性制約，體積稍大，關(guān)鍵部位不能安裝，測(cè)量間隔長(zhǎng)母線電流大于50A時(shí)才能工作，母線電流過(guò)大時(shí)自身發(fā)熱嚴(yán)重，故障率高母線電流大于5A可工作安裝維護(hù)需要對(duì)準(zhǔn)發(fā)

12、熱部位，需在開(kāi)關(guān)柜上鉆孔，需要在布線連接，定期除塵、對(duì)準(zhǔn)無(wú)需布線和破壞結(jié)構(gòu)需要更換電池安裝方式麻煩，需按測(cè)點(diǎn)尺寸選配不同型號(hào)后期維護(hù)頻繁無(wú)需布線和破壞結(jié)構(gòu)基本免維護(hù)備注：相比無(wú)源無(wú)線測(cè)溫方式，其它的測(cè)溫方式均有一些不足或者隱患。4.1.1.1.紅外測(cè)溫弊端：4.1.1.1.1.紅外測(cè)溫探頭安裝固定條件要求苛刻，體積較大，許多柜內(nèi)發(fā)熱點(diǎn)溫升狀態(tài)不能有效監(jiān)測(cè)。4.1.1.1.2.測(cè)溫精度容易受到柜內(nèi)障礙物、灰塵、距離等影響，且需要定期維護(hù)清潔測(cè)溫探頭。4.1.1.1.3.測(cè)溫主機(jī)一般使用有線式供電，給一次系統(tǒng)安全間距帶來(lái)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(shí)際壽命很難計(jì)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(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下會(huì)存在使用壽命減退甚至失效的隱患，給一次系統(tǒng)運(yùn)行安全帶來(lái)隱患。4.1.1.2.3.為了防止電磁場(chǎng)干擾設(shè)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(lái)一定的困難。4.1.1.3.使用CT取電測(cè)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(zhǎng)時(shí)間。4.1.1.3.3.CT線圈會(huì)引入一些干擾和電壓波動(dòng)（有時(shí)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(hù)帶來(lái)一定工作量。4.1.1.3.4.運(yùn)行條件

14、較為嚴(yán)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(wú)源無(wú)線測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：4.1.1.4.1.EH技術(shù)取電，能源清潔、綠色無(wú)污染，運(yùn)行條件廣泛（負(fù)荷5A以上即可穩(wěn)定運(yùn)行），盲區(qū)小，不會(huì)帶來(lái)干擾。4.1.1.4.2.體積小巧，可靈活安裝在動(dòng)觸頭、靜觸頭、母排、電纜進(jìn)出線及其它潛在發(fā)熱點(diǎn)。4.1.1.4.3.安裝緊固材料為合金帶，相比于硅膠帶、尼龍?jiān)鷰?、CT環(huán)，它具有耐高溫、防老化、導(dǎo)磁、耐候等特性能夠使用于各種氣候環(huán)境4.2.無(wú)線溫度傳感器安裝方案4.2.1.通過(guò)對(duì)工程實(shí)際情況的了解，確定傳感器安裝位置信息如下：4.2.1.1.動(dòng)觸頭位置安裝示例由于某些開(kāi)關(guān)柜斷路器型號(hào)繁雜，規(guī)格

15、尺寸不統(tǒng)一造成部分?jǐn)嗦菲鲃?dòng)觸頭無(wú)法直接安裝，鑒于此類(lèi)因素，我公司無(wú)源無(wú)線溫度傳感器可直接安裝在開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)觸頭。4.2.1.2.母排及電纜進(jìn)出線安裝示例4.2.2.傳感器安裝采用捆綁式，通過(guò)合金帶將傳感器固定于需測(cè)溫節(jié)點(diǎn)的就近位置，并保證傳感器感溫部位與被檢測(cè)部位表面充分接觸以保證測(cè)溫效果。4.2.3.嚴(yán)格保證傳感器安裝后的電氣間隙不低于對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的最低安全間隙。4.2.4.其他項(xiàng)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(hù)內(nèi)隔離刀閘4.2.4.3.戶(hù)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(jìn)出線接頭位置盡量靠近接頭處4.2.

16、4.5.主變壓器進(jìn)出線接頭4.3.無(wú)線接收終端安裝方案4.3.1.無(wú)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(jī)功耗 8W4.3.2.無(wú)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(hù)需求及實(shí)際施工環(huán)境靈活定制）4.3.2.1.壁掛式4.3.2.2.機(jī)柜式4.3.2.3.嵌入式4.3.3.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(chǎng)無(wú)線傳感器實(shí)際分布情況及無(wú)線接收終端的有效接收范圍考慮，可將設(shè)備安裝在電站場(chǎng)地的小室內(nèi)或監(jiān)控站樓室內(nèi)，此種方式最常用。4.3.3.2.導(dǎo)軌式終端安裝在現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)構(gòu)箱或端子箱中，電源可直接從箱

17、內(nèi)電源獲取4.3.3.3.機(jī)柜式（戶(hù)外型）單獨(dú)配置無(wú)線測(cè)溫接收終端機(jī)柜（戶(hù)外箱，有透明窗口可查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)），電源可從用戶(hù)許可的位置獲取。機(jī)柜式安裝需考慮的幾個(gè)施工內(nèi)容4.3.3.3.1.機(jī)柜的安裝底座的建立（土建）4.3.3.3.2.機(jī)柜線纜槽的建立（土建）5.通信布線結(jié)構(gòu)及方案5.1.用戶(hù)提供現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)柜及所在空間的平面圖，同時(shí)需要提供無(wú)線溫度接收終端、站端系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)柜所在空間之間的平面圖，方便施工人員制定方案。5.2.無(wú)線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)至無(wú)線接收終端之間的通信采用433M無(wú)線射頻通信；無(wú)線接收終端至后臺(tái)之間的通信采用RS485通信。無(wú)線接收終端至后臺(tái)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(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)圖5.4.后臺(tái)服務(wù)器可單獨(dú)布置，后臺(tái)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(hù)需求及工程環(huán)境確定）5.4.1.RS485通信（默認(rèn)為企標(biāo)，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(shè)備配置說(shuō)明6.1.傳感器配置無(wú)線溫度傳感器配置間隔名稱(chēng)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)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(jì)只6.2.無(wú)線接收終端配置無(wú)線接收終端配置測(cè)溫區(qū)域產(chǎn)品型號(hào)安裝方式數(shù)量單位戶(hù)外場(chǎng)地FB-TR4待定待定套6.3.其他設(shè)備及物流配置其他設(shè)備及物料物品名稱(chēng)數(shù)量單位

19、用途后臺(tái)服務(wù)器1套后臺(tái)系統(tǒng)光纜待定m通信網(wǎng)絡(luò)布置網(wǎng)線待定m通信網(wǎng)絡(luò)布置雙絞屏蔽線待定m通信網(wǎng)絡(luò)布置電源線待定m終端電源布置7.危險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別安全措施危險(xiǎn)（源）點(diǎn)可能導(dǎo)致的事故預(yù)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(shè)的梯子應(yīng)穩(wěn)固可靠，由專(zhuān)人扶持或?qū)⑻葑由隙伺c設(shè)備捆固在一起；1.1.3作業(yè)人員應(yīng)穿防滑性能好的工作鞋；1.1.4地面配合人員避開(kāi)高處作業(yè)的下方；1.1.5作業(yè)前應(yīng)先認(rèn)真檢查，安全帶、腳手升降板、爬梯等是否牢固無(wú)問(wèn)題后方可攀登；1.1.6門(mén)型桿、出線鐵塔上作業(yè)必須使用雙保險(xiǎn)安全帶，轉(zhuǎn)移作業(yè)位置時(shí)不得失去安全帶的保護(hù)。1.2落物打擊人員輕、重傷事故，設(shè)備損壞事故1.2.1現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)使用工具袋（包）；1.2.3傳遞的物件須捆綁牢靠，物件傳遞嚴(yán)禁上下拋擲；1.2.4地面配合人員避開(kāi)高處作業(yè)的下方；1.3誤入帶電間隔