配電室開關柜無源無線溫度監測方案

1.項目背景

在電氣設備系統運行中，局放、溫度是表征一次設備運行是否正常的重要參數。尤其是一次設備的連接部位，由于設備制造的原因、設備受環境污染、設備長期運行、嚴重超載運行、觸點氧化、電弧沖擊、局部放電等原因造成接觸電阻增大，因此在電能傳輸時往往會在設備內部連接處產生局放和發熱現象，而且局放及發熱問題是一個不斷累積的過程，如果不加以控制，兩者變化程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響，從而導致電力設備絕緣性破壞、老化、擊穿。

國網的“全面智能感知·泛在電力物聯”主題，依托RFID、智能芯片、二維碼等智能識別技術結合各類設備狀態監測傳感器、在線監測裝置等感知元件，構建了電網設備物聯網系統，實現電網設備信息互聯互通，建立數據模型，實現設備識別、狀態感知、狀態分析的無縫銜接，為管控電力設備狀態分提供依據。

隨著現代電力電子技術的不斷進步，感應取電技術、低功耗技術、無線無源技術、物聯網技術的不斷成熟，我公司研發全新的系列產品：無線測溫傳感器、五合一（特高頻、暫態地電波、超聲波、溫度、濕度）智能局放傳感器。該系列產品通過開關設備狀態在線監測系統進行數據采集、數據顯示、數據存儲、數據管理。

利用開關設備狀態在線監測系統的監測和分析，捕捉設備運行異常，及時發現設備事故的早期征兆并采取有效措施，預防嚴重事故的發生。采用該監測系統可以達到如下的目的：

彌補人工巡檢的不足，減小人工維護成本；

征兆式報警，將事故消滅在萌芽階段，防止事態的升級、惡化；

傳感器采用無源無線溫度傳感器，正常環境使用壽命可10年；

傳感器具備防水、耐高溫、耐老化，并具備在強電磁環境下正常工作的特性。

現場通信設備可采用定向無線網絡或移動互聯網組網，可方便的將現場數據實時上傳到網絡服務器。

后臺采用BS結構，聯網的移動終端可實現隨時隨地監控的需要

實現全天24小時不間斷在線監測，監測數據一越限即報警；

2.系統簡介

開關設備狀態在線監測系統通過溫度傳感器獲取連接部位的溫度信息、五合一（特高頻、暫態地電波、超聲波、溫度、濕度）智能局放傳感器獲取開關設備超聲波信息和暫態地電壓局放信息、特高頻局放傳感器獲取開關設備特高頻局放信息來實現數據采集、數據存儲、監測表、趨勢查詢、數據庫記錄、報警信息、設備信息、設置、短信提醒等功能。平臺提供對原始采集數據信息的查詢，并通過計算形成年、月、日的各種報表。

監控平臺基于我公司自主研發的軟件開發平臺，通過業務模塊的開發，實現系統的各個功能。該開發平臺，具有數據庫兼容功能，和具有強大的數據分析功能，可以保證系統的穩定運行。

3.項目網絡結構圖

我公司的無源無線測溫系統主要有三部分構成：感知層（無線傳感器）、網絡層（無線接收終端）、應用層（數據服務器及后臺）；

       無線溫度傳感器作為系統的感知層，分布于各個發熱點，實時測量其表面溫度，并將溫度數據通過無線方式上傳給接收終端。

       接收終端在系統中承擔著數據中繼功能，它接收到傳感器的數據之后再通過光纖、485或者無線等方式傳輸給數據后臺，他們形成了系統的網絡層。

       數據到達后臺后，用戶可以通過瀏覽器方式監測現場每個傳感器的實時溫度、歷史曲線，如果出現超溫情況，可以快速定位并及時通知相關人員。這就是系統的應用層。

4.現場監測系統設備

4.1無源無線測溫傳感器 ZWMSA-04Z

4.1.1無線溫度傳感器

       在開關柜的運行現場具有豐富的電磁能，對于電壓高電流小的場源(如發射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多，對于電壓低電流大的場源(如某些感應加熱設備和模具)，磁場要比電場大得多。因此我們認為輸電線是一個工頻電場和磁場能量非常密集的區域。我們正是利用微電子技術、低功耗技術以及能量管理技術收集線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點中的電磁能，并將其能量轉化為無線溫度傳感器所需之電源。

       將EH技術應用于輸電線回路的無線測溫，解決了傳感器的能量需求問題，使得傳感器擺脫了對傳統電池的束縛，體積更小，壽命更長，可靠性更高，安裝更方便，維護更簡單，產品更環保，技術更先進。

       我公司的無線溫度傳感器是基于美國TI公司的無線數字通信技術及低功耗技術、EH技術而研制的高性能產品，傳感器采用了多重抗干擾措施以及特有的軟件算法，經過了國內西高所、開普實驗室、浙江省中試所、浙江省質監局等多家權威機構測試認證，并且在國內許多工業現場得以成功應用。其最大的優勢在于不再需要電池供電，徹底解決電池高溫性能差、壽命有限的問題；而且體積小，安裝方式靈活多樣，將線夾或者開關柜及戶外接點等測溫點溫升監測提升到一個新的高度。

4.1.2技術參數

4.1.4產品外觀

4.1.5安裝方式

無源無線溫度傳感器廣泛應用于高低壓開關柜、環網柜觸頭、刀閘開關、高壓電纜接頭、干式變壓器、低壓大電流柜等電氣設備的溫度在線監測；我公司無源無線溫度傳感器避免使用電池所帶來的局限，體積小巧，僅相當于傳統傳感器的一顆電池大小，可以安裝在動觸頭等狹小的空間內，所以優先推薦安裝動觸頭。

母排或出線電纜安裝示例

動觸頭安裝示例

靜觸頭安裝示例

戶外變壓器出線安裝示例

戶外刀閘安裝示例

4.2網絡通訊中繼器 ZW1807Z

4.2.1無線遠傳通訊中繼器

ZW1807Z 型產品擁有四個RS-485隔離型串口，組成三進一出的串口集中器，同時配有兩個RF無線收發模塊，接收或發射我司無線通訊協議信號，并預留有以太網通信和光纖通信模塊接口，實現多功能信號的轉發及通信轉換。在運行模式下，將下端設備發送過來的RS-485信號，通過集中處理后由任意設置的串口、光口、RJ45接口發出，輸送到后臺工控機，達到實時監控目的。也可以做為遠距離的中繼信號產品，在有效信號通過相應通道時、對應的信號燈會閃爍。

4.2.2技術參數

4.2.3安裝接線

產品外觀圖

外形尺寸圖（單位：mm）

安裝方式：采用標準35mm導軌固定安裝，按現場實際情況來安裝。

接線如下圖所示

1.電源輸入：AC/DC220V；

2.RS485通訊接口端：可單獨作為輸入、輸出、Modbus通信；

3.以太網/光纖通信端口：該端口只能配其中1個功能；

4.傳感器接收天線（433MHz）：用于安裝接收天線；

5.無線遠傳天線(470MHz)：SNA頭，用于安裝發射/接收天線；

6.本產品適用于35mm導軌安裝。

4.3配電室綜合監測顯示裝置 ZWMSA-Z

4.3.1配電室綜合監測顯示終端

我公司針對電力、電氣設備連接點溫度變化、局放，避雷器泄漏電流變化等故障隱患，無法實時監測電氣設備內部運行狀態，因此開發了能夠實時監測溫度、避雷器泄漏電流及雷擊次數、局放等信息的新一代產品ZWMTA-V2無線數據接收終端。該產品采用超低功耗設計、RF無線隔離、光電隔離技術，具有隔離徹底、抗干擾能力強、工作可靠、安裝方便等特點，很好的解決了高電壓狀態下的各種數據監測問題。

4.3.2技術參數

4.3.3外觀尺寸

4.3.4使用說明

單溫度實時狀態界面

溫度+局放實時狀態界面

溫度+負載電流實時狀態界面

泄露電流+雷擊次數實時狀態界面

歷史曲線界面

事件記錄界面

4.4后臺軟件部分 ZWSYS-Z

4.4.1后臺軟件系統——技術參數

4.4.2后臺軟件系統——系統界面

無線測溫詳細圖顯示

設備篩選：

在線：篩選顯示監測點全部在線的設備

全部離線：篩選顯示監測點全部離線的設備

部分離線：篩選顯示監測點部分離線的設備

報警報警：篩選顯示有監測點報警的設備

項目篩選：選擇本系統內的具體一個項目，站點列表就僅顯示該項目的所有站點

設備狀態：

：顯示設備內所有的傳感器均工作正常

：顯示設備內有一個或多個傳感器離線

：顯示設備內所有的傳感器均離線

：顯示設備內有一個或多個傳感器報警

設備詳細信息：

點擊具體的設備圖標，系統會根據該設備對應的模型彈出該設備的詳細監測頁面。

項目監測：站點監測分“數據監測”、“一次圖監測”、“實時報警”、“歷史報警”、“歷史趨勢”和“統計報表”，綜合輔助電網分析柜體的運行狀態及潛在隱患，下圖所示項目數據監測圖：

無線測溫數據監測圖

無線測溫一次圖監測

溫度曲線：通過溫度曲線圖的查詢，我們可以精確看到某個歷史時刻的溫度數據；也可以通過歷史曲線變化，輔助電網分析柜體運行狀態，提前做好維護準備。

無線測溫曲線圖顯示

實時報警：顯示該站點的實時報警頁面，顯示該站點所有單元設備下的傳感器當前報警監控信息。

無線測溫實時報警

歷史報警：顯示該站點的歷史報警頁面，顯示該站點所有單元設備下的傳感器歷史報警記錄詳細信息

查詢報警統計的時間，可按日/月/年/自定義四個時間段查詢

統計緯度，可按單元設備/報警級別/報警組三個緯度統計分析

報警次數統計圖，根據查詢報警統計時間，將時間段內的報警次數按柱狀圖進行直觀展示

報警分類統計圖，根據查詢報警統計時間和統計緯度，將時間段內的報警根據統計緯度按餅狀圖進行直觀展示

時段統計數據：顯示統計時間段內的報警統計列表

詳細報警數據：顯示統計時間段內的所有報警詳細列表

無線測溫歷史報警信息

報表統計導出：顯示該站點所有單元設備下的監測點記錄的統計報表，支持自定義選擇監測點，查詢起止時間，間隔時間以及查詢緯度（最大值、最小值、平均值、瞬時值），并支持導出。

測點數據導出界面

配電室詳細信息界面

測溫+局放監測詳細信息界面，展示當前開關柜實時監測信息。

4.4.3后臺軟件系統——安裝說明

根據現場的情況預設遠程通訊布線方案：

1.用戶提供現場開關柜及所在空間平面圖，同事需要提供無線接收終端、站端系統和開關柜所在空間之間平面圖，方便現場施工人員制定施工方案。

2.無線接收終端至后臺之間通訊采用光纖通訊或者無線遠程通訊。

3.如無線接收終端與后臺通信距離小于200m，建議使用RS485方式通信，通信線纜采用雙絞屏蔽線纜，防止環境其它信號干擾。

4.后臺功能：監控后臺采用BS結構，具備通訊數據接收、處理、存儲、顯示、報警提示燈功能，顯示界面包括概括圖、詳細圖、曲線圖、一次圖；超溫報警門限可設，支持短信提示；所有數據記錄并存儲。

5.為了現場施工能夠快捷、正確、可靠的進行，現場服務人員需要做好計劃步驟和施工記錄；記錄主要包含：

無線溫度傳感器安裝記錄表；后臺調試數據庫備份；現場后臺布線結構

5.項目配置方案

5.1方案二：配電室集中顯示+選配物聯網平臺

5.2方案三：配電室測溫數據直接上傳物聯網平臺顯示

6.項目實施方案

6.1施工安全

6.2技術支持與服務

杭州澤沃電子科技有限公司現對購買我公司產品的所有用戶均作如下產品質量、服務保證承諾：

1、產品質量三包，配套的外購原材料為優質產品，以保證質量。對所有產品我廠均嚴格按產品規格書的技術要求生產、檢驗。

2、我廠生產的無線測溫裝置及開關柜智能操控裝置均按ISO9001認證要求及GB8898-2001標準設計和生產。

3、在原材料采購、產品生產制造過程等各個環節嚴格按ISO質量認證標準進行控制，確保每個工序均處在質量受控狀態，從而保證產品的質量。

4、所有出廠產品均嚴格按檢驗程序100%進行檢驗，保證成品一次交檢合格率99%，成品 抽查合格率99%。

5、所有產品質保期為3年。質保期內如果發現質量問題，如屬于我方的責任，我方負責免費更換、及時處理。

6、對所有用戶均提供：技術更新、質量更好、服務更佳的產品。我們不但保證我們所提供給各客戶的產品是完全優質合格的產品，而且我們將予以積極配合，大力支持你們的工作。

在有關系統設備到貨前，我們將指派專門人員前往用戶現場，做好設備安裝的先期調研工作，以使系統設備運行在一個良好的工作環境，并將與用戶協調有關系統的安裝調試工作。

在系統設備到貨后，我們的有關人員將與用戶一起對設備進行檢查驗收，并指導客戶實施現場的安裝調試工作，以便及時解決萬一在發貨過程中存在的差錯。

作為技術支持重要部分，我們還將為用戶提供最佳的系統升級服務，并確保技術的先進性與應用適用發展趨勢；隨時能夠為用戶提供系統的擴展能力，以滿足用戶日益發展的要求；升級后的系統有良好的性能價格比、經濟性。

客戶的系統管理員或系統管理維護人員隨時可與我公司直接電話聯系，由我們的工程師和軟件工程師通過電話向用戶提供專業的技術咨詢，以最快的速度解決用戶網絡系統中出現的問題，并提供全天候、無周末、1小時響應服務。

我們對免費維護期內的系統設備提供現場維護和更換服務，對后續保用服務合同內指定的所有設備提供保修和保養服務。對于未包含在后續保用服務內的設備可提供優惠收費維護服務。

我們會指定一到兩名工程師負責指定用戶的維護工作，這樣，用戶的維護請求可以得到最快的響應，能更快地提出建議并解決問題。

系統驗收合格后，我們會建立完整的用戶系統設備配置及免費維護檔案，以便隨時查閱用戶系統的原始維護記錄，為系統的維護提供參考資料。

6.3安裝準備

用戶購買我公司的產品后，請在下列條件滿足的情況下，即可實施安裝：

1.基礎設施建設完工、開關柜固定就位、母排、進出線安裝完畢/具備AC220V/DC220V電源。

2.需要后臺的用戶，必須提供現場的平面圖，包括開關柜布局、監控室與開關柜之間平面圖，我們會根據這些資料準備現場所需的安裝材料，譬如通訊電纜、光纜已經其他輔料。

3.現場具備布線的條件調研，如RS485線光纜的走線槽、穿線孔等。

6.4工程實施

6.4.1實施方式

原則上杭州澤沃電子科技有限公司只負責指導客戶實施安裝，如需我司施工，施工前明確安裝進度時間，一般安裝時間為2至5個工作日，如有后臺調試則需與客戶協商施工進度及時間；如施工安裝由第三方負責，則我公司有義務負責配合遠程指導、培訓第三方工程服務人員。

6.4.2現場安全

我們的技術人員都經過專業培訓，具備豐富的現場作業經驗。盡管如此，還需請用戶為我們提供1-2名現場服務人員，以保證施工安全和調試順利。

6.4.3用戶培訓

我們在安裝調試完成后，會把整個系統交付給用戶，請及時給我們的服務進行驗收和評價，同時我們會安排專門的用戶培訓，指導用戶操作我們的后臺、進行簡單的配置和維護。