CN106197698A - 一种电力设备温度监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备维护领域，具体地说涉及一种电力设备温度监测方法和系统。本发明的监测单元接收到所述温度参数信息后，将所述温度参数信息通过以太网发送给远程监测中心，远程监测中心根据温度参数信息确定所述电力设备的位置，并将所述电力设备的位置信息发送给电力维修人员和监测单元。本发明采用传感器网络技术用于电力设备温度无线检测，能够在不影响设备安全运行状态下实现对电力设备温度的实时监测，对导致事故的过热点进行早期检测和诊断，及时发现引发事故的潜在原因并采取相应管理措施，有效提高电力设备安全性和供电可靠性，对电网运行具有重大的安全意义和经济价值。

Description

一种电力设备温度监测方法和系统

技术领域

本发明属于电力设备维护领域，具体地说涉及一种电力设备温度监测方法和系统。

背景技术

随着电力行业、供电及用电企业自动化建设和改造不断发展完善，为提高劳动生产力，增加经济效益和保障输变配电系统运行可靠性，电力设备运行状态在线监测和故障诊断日益受到人们的重视。

温度是评价电力设备运行状态的重要指标之一。在一些特殊场合，温度过高可能会引起设备损坏、燃烧、甚至爆炸等事故。特别是断路器、刀闸开关、电缆、母线等高压电力设备，由于故障测试手段有限，尤其在开关箱和封闭母线内温度超限点不易被发现。随着温升时间的延长，温度超限处因发热而加大氧化程度，进而可能造成烧毁母线、触头、接点毁盘、停电等重大事故。由于电力设备从过热到事故发生有一个过程。因此，通过对电力设备温度无线监测可以防止和杜绝此类事故的发生。

目前，比较常用的电力高压设备测温方法有：电传感器测温法、红外测温法、光纤测温法等。电传感器（如热敏电阻）测温法在高压场合使用有局限性，存在器件、供电电源线及信号传输线高压隔离问题。红外测温法是利用红外感温原理的一种非接触式测温方法，精度较低，响应较慢，只能测到设备表面温度，且环境中的粉尘、烟雾、水雾和位置对焦偏差都会导致所测数据产生较大误差，一般用于人工定期巡检。另外，热成像仪价格昂贵，某些发热点被遮挡也限制了红外测温仪的使用。光纤测温法是以感温光纤的某个（些）点或整条光纤作为温度传感器的一种方法，精度高、灵敏度和重复性好、损耗小，适合远程传输信号。光纤测温从测量到传输均采用光信号，无电信号引入，且光纤耐腐蚀、绝缘，适宜高电压、强电磁环境，在高压电力设备的测点位置接触安装方便。但是，作为光纤测温系统组成部分的测量主机价格昂贵，在测点少的情况下，平均成本很高。此外，光纤在潮湿和积尘时的绝缘性能也受到怀疑。

为解决这些问题，需发明适用的一种电力设备温度监测方法和系统。

发明内容

本发明的目的是解决现有电力高压设备测温方法精度低、成本高、环境适应性差等问题，提供了一种电力设备温度监测方法和系统。

本发明提出的一种电力设备温度监测方法，包括：监测终端收集电力设备的温度信息，判断所述温度信息是否位于所述电力设备正常工作所需的温度范围内，如果所述温度信息位于所述温度范围外，则所述监测终端将所述电力设备的温度参数信息通过无线通信网络发送给监测单元，监测单元接收到所述温度参数信息后，将所述温度参数信息通过以太网发送给远程监测中心，所述远程监测中心根据所述温度参数信息确定所述电力设备的位置，并将所述电力设备的位置信息发送给电力维修人员；如果所述温度信息位于所述温度范围内，则所述监测终端不需要发送所述温度参数信息给所述监测单元。

进一步地，所述温度参数信息至少包括：所述温度信息，所述电力设备的型号，所述电力设备的位置，所述电力设备所处的外部环境温度，所述温度信息的采集时间。

进一步地，所述监测单元先使用无线传感器网络通讯协议与所述监测单元通信，如果通信失败，则使用移动通信网络与所述监测单元通信。

进一步地， 所述监测终端按照预配置的周期向所述监测中心发送所述监测终端的工作状态信息，其中所述工作状态信息包括监控正常状态、监控异常状态。

优选地，如果所述监测终端发送的工作状态信息为监控异常状态，收到所述工作状态信息的所述监控中心将所述工作状态信息通过以太网发送给所述远程监测中心，所述远程监测中心通过移动通信网络通知所述电力维修人员所述监测终端的位置信息。

本发明提出的一种电力设备温度监测系统，包括：远程监测中心（1）、以太网（2）、监测单元（3）、监测终端（4），其中所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络与所述监测单元（3）连接，所述监测单元（3）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接。

进一步地，所述监测单元（3）包括集中器（5）、协调器（6）、路由器（7）组成，其中，所述集中器（5）与所述协调器（6）相连，所述集中器（5）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接，所述路由器（7）与所述协调器（6）相连，所述路由器（7）与所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络通信连接。

优选地，所述集中器（5）由可编程控制器及与其连接的触摸屏组成。

进一步地，所述监测终端（4）由CPU单元（401）、测温单元（402）、无线通信单元（403）、电池供电单元（404）和电池电量检测单元（405）组成，其中所述CPU单元（401）与所述测温单元（402）、所述无线通信单元（403）、所述电池供电单元（404）和所述电池电量检测单元（405）分别连接，所述无线通信单元（403）与所述电池供电单元（404）连接。

本发明提供的一种电力设备温度监测方法和系统，采用传感器网络技术用于电力设备温度无线检测，能够在不影响设备安全运行状态下实现对电力设备温度的实时监测，对导致事故的过热点进行早期检测和诊断，及时发现引发事故的潜在原因并采取相应管理措施，有效提高电力设备安全性和供电可靠性，对电网运行具有重大的安全意义和经济价值。另外，温度测量准确，可以彻底解决电气绝缘问题，而且不受气候环境和电力设备结构的影响，可以测量室内外任何高压带电体有温度事故隐患点的温度，并对监测点实现在线监测，很好地解决了高压触点温度在线监测的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明所述的一种电力设备温度监测方法的流程图；

图2是本发明所述的一种电力设备温度监测系统的结构图；

图3是本发明所述的监测单元的结构图；

图4是本发明所述的监测终端的结构图。

具体实施方式

功能概述

本发明的目的是解决现有电力高压设备测温方法精度低、成本高、环境适应性差等问题，提供了一种电力设备温度监测方法和系统。

下面结合附图对本发明的实施例进行说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。此外，为了便于描述，在下文中使用了步骤号，但这不应理解为对本发明的限制，另外，在以下方法中描述的各个步骤虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

方法实施例

根据本发明的实施例，提出了一种电力设备温度监测方法。

图1示出了根据本发明方法实施例的一种电力设备温度监测方法的流程图，包括如下步骤：

步骤S102，监测终端收集电力设备的温度信息，判断所述温度信息是否位于所述电力设备正常工作所需的温度范围内, 如果所述温度信息位于所述温度范围内，转入步骤S110，如果所述温度信息位于所述温度范围外，转入步骤S104；

步骤S104，所述监测终端将所述电力设备的所述温度参数信息通过无线通信网络发送给监测单元；

步骤S106，所述监测单元接收到所述温度参数信息后，将所述温度参数信息通过以太网发送给远程监测中心；

步骤S108，所述远程监测中心根据所述温度参数信息确定所述电力设备的位置，并将所述电力设备的位置信息发送给电力维修人员，流程结束；

步骤S110，所述监测终端不需要发送温度参数信息给所述监测单元流程结束。

进一步地，所述温度参数信息至少包括：所述温度信息，所述电力设备的型号，所述电力设备的位置，所述电力设备所处的外部环境温度，所述温度信息的采集时间。

进一步地，所述监测单元先使用无线传感器网络通讯协议与所述监测单元通信，由于无线传感器网络的可靠性差，如果通信失败，则使用可靠性更高的移动通信网络（如第4代移动通讯网络）与所述监测单元通信。

进一步地， 所述监测终端按照预配置的周期向所述监测中心发送所述监测终端的工作状态信息，其中所述工作状态信息包括监控正常状态、监控异常状态。

优选地，如果所述监测终端发送的工作状态信息为监控异常状态（例如所述监测终端的电池电量不足），收到所述工作状态信息的所述监控中心将所述工作状态信息通过以太网发送给所述远程监测中心，所述远程监测中心通过移动通信网络通知所述电力维修人员所述监测终端的位置信息，所述电力维修人员收到所述位置信息后去寻找所述监测终端并进行故障清除。

如图2所示，本发明提出一种电力设备温度监测系统，包括：远程监测中心（1）、以太网（2）、监测单元（3）、监测终端（4），其中所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络与所述监测单元（3）连接，所述监测单元（3）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接。

进一步地，如图3所示，所述监测单元（3）包括集中器（5）、协调器（6）、路由器（7）组成，其中，所述集中器（5）与所述协调器（6）相连，所述集中器（5）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接，所述路由器（7）与所述协调器（6）相连，所述路由器（7）与所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络通信连接。

优选地，所述集中器（5）由可编程控制器及与其连接的触摸屏组成。

进一步地，如图4所示，所述监测终端（4）由CPU单元（401）、测温单元（402）、无线通信单元（403）、电池供电单元（404）和电池电量检测单元（405）组成，其中所述CPU单元（401）与所述测温单元（402）、所述无线通信单元（403）、所述电池供电单元（404）和所述电池电量检测单元（405）分别连接，所述无线通信单元（403）与所述电池供电单元（404）连接。

工作时，所述监测终端采用低功耗数字式温度传感器,采用纳瓦技术的低功耗单片机，外围电路选择低电压、低功耗的CMOS 元件，各监测终端都配有唯一的地址编号。所述监测终端采用发送/无响应模式向所述监测集中器传送数据，所述监测终端之间不进行数据传输，数据传输方式采用API模式。Zigbee无线通信网络协议采用Mesh网络配置，Mesh网络由协调器、路由器和监测终端组成。

所述监测终端以数字式测温芯片为传感器，单片机为控制核心，采用低功耗设计、电池供电与电池电量检测方式，解决了无源环境下的供电问题；数据传输采用无线通信方式，解决了绝缘、布线问题，实现对单点温度的测量。监测集中器对所测节点温度数据进行采集、管理和显示，由PLC和作为人机界面的触摸屏构成，当温度越限时，自动发出报警信息，通过以太网将本地数据传送到远程温度监测中心。监测中心采集各集中器的温度、电池电量等数据，对温度数据和节点编号进行管理和发布，对温度异常实现短信报警功能。

协调器和路由器的任务是接收和发送数据，不可休眠，宜采用供电系统提供电源；终端不接收数据，不发送数据时可以休眠，采用电池供电；由于终监测端传输数据的距离有限，当监测终端和协调器因通信距离太远或存在遮挡物而无法建立通信联系时，路由器可作为中继，辅助二者建立通信联系。

单片机额定电压为3.3V，且工作于最低频率。API模式具有易于管理一个到多个目标节点的数据传输，接收到的数据帧可以指示发送设备地址，支持高级ZigBee地址、高级网络诊断和远端配置等特点。数据通信波特率为4800bps，帧格式为8位数据位、无奇偶校验位、1位停止位。

监测集中器有两个RS-485接口，一个与ZigBee网络的协调器相连，通过建立无线通信网络，实现对各温度监测终端数据的采集；另一个与触摸屏相连，实现数据的发布。

为了提高系统的开放性，PLC通过基于OPC规范的以太网2通信扩展模块CP243-1与远程监测中心1通信。要实现以太网2连接，需将PLC定义为S7服务器。监测中心的应用软件采用Delphi 7.0，数据库采用Oracle 9i。通过该应用软件，可对各终端（T）测点进行实时在线监测；自动发出温度越限报警信息；对历史温度、历史报警信息进行查询；对各测点的地址、限值进行管理；对电池电量检测单元进行监控。应用软件通过OPC服务器访问集中器4PLC单元的S7服务器，访问过程为：OPC服务器为客户端程序提供了读取PLC数据的标准接口，应用程序通过该接口向OPC服务器提出读/写数据请求，OPC服务器根据请求让PLC执行相应操作，并将结果反馈给客户端程序。

本发明提供的一种电力设备温度监测方法和系统，采用传感器网络技术用于电力设备温度无线检测，能够在不影响设备安全运行状态下实现对电力设备温度的实时监测，对导致事故的过热点进行早期检测和诊断，及时发现引发事故的潜在原因并采取相应管理措施，有效提高电力设备安全性和供电可靠性，对电网运行具有重大的安全意义和经济价值。另外，温度测量准确，可以彻底解决电气绝缘问题，而且不受气候环境和电力设备结构的影响，可以测量室内外任何高压带电体有温度事故隐患点的温度，并对监测点实现在线监测，很好地解决了高压触点温度在线监测的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力设备温度监测方法，其特征在于，包括：监测终端收集电力设备的温度信息，判断所述温度信息是否位于所述电力设备正常工作所需的温度范围内，如果所述温度信息位于所述温度范围外，则所述监测终端将所述电力设备的温度参数信息通过无线通信网络发送给监测单元，监测单元接收到所述温度参数信息后，将所述温度参数信息通过以太网发送给远程监测中心，所述远程监测中心根据所述温度参数信息确定所述电力设备的位置，并将所述电力设备的位置信息发送给电力维修人员；如果所述温度信息位于所述温度范围内，则所述监测终端不需要发送所述温度参数信息给所述监测单元。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度参数信息至少包括：所述温度信息，所述电力设备的型号，所述电力设备的位置，所述电力设备所处的外部环境温度，所述温度信息的采集时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测单元先使用无线传感器网络通讯协议与所述监测单元通信，如果通信失败，则使用移动通信网络与所述监测单元通信。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测终端按照预配置的周期向所述监测中心发送所述监测终端的工作状态信息，其中所述工作状态信息包括监控正常状态、监控异常状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述监测终端发送的工作状态信息为监控异常状态，收到所述工作状态信息的所述监控中心将所述工作状态信息通过以太网发送给所述远程监测中心，所述远程监测中心通过移动通信网络通知所述电力维修人员所述监测终端的位置信息。

6.一种电力设备温度监测系统，其特征在于，包括：远程监测中心（1）、以太网（2）、监测单元（3）、监测终端（4），其中所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络与所述监测单元（3）连接，所述监测单元（3）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接。

7.根据权利要求6所述的一种电力设备温度监测系统，其特征在于，所述监测单元（3）包括集中器（5）、协调器（6）、路由器（7）组成，其中，所述集中器（5）与所述协调器（6）相连，所述集中器（5）通过所述以太网（2）与所述远程监测中心（1）连接，所述路由器（7）与所述协调器（6）相连，所述路由器（7）与所述监测终端（4）通过无线传感器网络或移动通信网络通信连接。

8.根据权利要求7所述的一种电力设备温度监测系统，其特征在于，所述集中器（5）由可编程控制器及与其连接的触摸屏组成。

9.根据权利要求6所述的一种电力设备温度监测系统，其特征在于，所述监测终端（4）由CPU单元（401）、测温单元（402）、无线通信单元（403）、电池供电单元（404）和电池电量检测单元（405）组成，其中所述CPU单元（401）与所述测温单元（402）、所述无线通信单元（403）、所述电池供电单元（404）和所述电池电量检测单元（405）分别连接，所述无线通信单元（403）与所述电池供电单元（404）连接。