陈恺++张金玲

摘 要：從物联网这个新兴概念入手，结合目前变电站内常用的温度检测手段，通过比较和分析各种方法的优缺点，给出了基于物联网技术的无线温度传感系统监测方法，并对这种方法进行了研究和分析。最后，对在变电站环境下如何实现在线温度检测进行了探讨。

关键词：物联网；在线监测；智能电网

电力系统设备在正常运行情况下，温度变化存在一定的规律且相对平稳；而故障发生时，设备温度变化会呈现明显的不同。变电站设备温度升高通常可分为电流炙热型和电压炙热型两类。电流炙热的原因可能为过载、散热不良或紧固松动等，易发生的部位有闸刀触头、引线接头和高压电缆接头等；电压炙热的原因可能为绝缘设备的绝缘损坏，如高压套管上下出现温差等。因此，对变电站设备的温度实施在线监测非常重要，通过监测温度变化趋势可以提早发现设备异常，及时采取措施预防事故的发生。

1 物联网

1.1 物联网的概念

物联网就是物物相连的互联网，是以互联网为核心与基础进行的延伸与扩展。物联网由射频识别（RFID）、定位系统、感应系统、扫描器等设备组成。按照约定的协议，物品与互联网一一连接，进行信息的交换和通信，借以实现智能识别、跟踪、定位、监控和管理。

1.2 关键技术

物联网涉及的关键技术包括：射频识别（RFID）技术，传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等。

在变电站环境中，应用无线传感器网络和设置在各监测点的温度传感器可以实现同时采集全站各处的温度，实现在线监测。依此推广，只需配置适当的传感器，即可实现对变电站设备的所有远程监控和数据分析，全方位提高智能电网的信息感知度。

1.3 Zigbee网络的技术特点

目前用于无线传感网络的主要网络协议有Bluetooth、Zigbee、Wi-Fi以及IrDA等。其中，在各类无线传感网络中，基于802.15.4协议的Zigbee技术是目前国际一种新兴的无线通信技术，具有低成本、低功耗、延时短、自组织强和网络节点大等特点，非常适用于自动控制、在线监测领域。

Zigbee的主要技术参数如表1所示：

表1 Zigbee网络主要技术参数

2 基于物联网的变电站无线测温方案

2.1 变电站测温现状

在变电站日常运行及检修维护中的温度监测方式主要有：示温蜡片、红外测温和光纤传感。示温蜡片成本低，但精度差，也无实时性；红外测温需大量人力物力，且由于测量角度不同、太阳光干扰等客观因素会造成测温不准的情况；光纤传感要求对一次设备周围进行光纤布线，光纤不耐高温，易折断，长期积累灰尘易导致沿面放电，不适宜室外恶劣的环境，发生监测故障的概率也比较大。

综上，为了对变电站内运行设备的状态实现实时有效的监测，减少和杜绝电力系统事故的发生，在线测温系统的开发和研究势在必行。

2.2 数字无线温度传感器介绍

无线温度传感器与有线方式比较，具有可靠性高、安装容易、重复使用性和系统维护性好等优点。无线温度传感器由温度测量、无线发射电路组成，测量回路由传感器、MCU（微控制单元）组成。系统原理框图如图1。

2.3 系统组成

基于物联网技术的无线温度在线监测系统是一种基于温度传感器及无线传感器网络的温度实时监测系统。主要由现场的无线温度传感器、Zigbee网络中继器、数据处理后台等装置来实现。无线测温传感器可以满足对全站主要电气设备运行温度的在线监测。

本文设计了两种在线温度监测方式，第一种方式适用于受控站、无人值守的变电站，第二种方式适用于有人值守的变电站。如在有人值守变电站，无线汇聚终端则将数据通过有线方式传输到后台。

2.4 系统技术特点

基于物联网技术的变电站温度监测系统具有测温精度高、响应速度快、易安装、体积小、全天候、实时在线、无漏报、抗干扰能力强等优点。

（1）实时性。温度传感器的温度采集频率可由人为设定，对重要设备可实现每秒采集。后台可进行大数据处理，绘制温度曲线，进行智能分析。

（2）系统性。该无线测温系统可与现有的自动化系统通过串口连接，实现数据共享，作为自动化动作判据等。

（3）广泛性。温度传感器可安于任何需要检测的设备点，不受高度、狭小空间等限制。

2.5 针对变电站环境的可靠性措施

无线温度传感器采用金属外壳封装，可与高压设备保持等电位。但实际上在即使是在传感器与高压设备保持相对静止的时候，由于传感器对地及周围各导体的电容效应，仍有一些电容电流流过传感器内部，如传感器内部没有良好绝缘，则很容易导致芯片损坏。

无线通信在强电环境中易受干扰。高压设备及其连接导线可等效为许多分布电容和杂散电感，在特定激励下，可能产生共振，成为干扰源。另外，空间电磁波辐射以电磁感应方式通过电气设备的壳体、导线等形成接收电路，干扰测量系统工作。针对以上干扰源，可采用传感器多点接地或将测温探头置于用低电阻金属材料铝制成的屏蔽体中等方法，以达到屏蔽干扰的目的。

3 结束语

综上所述，本文研究了基于物联网的变电站设备温度在线监测系统，给出了系统的设计方案，并分析了实际应用中可能出现的问题。基于物联网的变电站设备温度在线监测系统通过采用无线传感网络、无线传感器等技术来实时监测变电站运行设备，不仅符合国家电网公司对于变电站智能化建设需求，在电力系统变电站普遍实行无人值班的新的体制下，本方案做到了在线监测，极大地减少变电站巡视的人力物力；同时能在第一时间发现和确定发热点位置，准确地处理隐患，避免事故的发生，提高供电可靠性，保证电力系统安全运行。

参考文献

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