Page 42 - 电力与能源2021年第五期

5 3 4 薛 静, 等: 基于射频识别技术的电力一二次融合测温系统

度值时, 则在该功率点进行多次测量, 去除最大、 的预警等级。当预警等级不为“ 正常” 时, 结合一
最小值后求平均值, 若该平均值与前 2 个功率点 次电压和电流, 快速判断可能的故障原因或部位,
的平均温度相差小于设定阈值时, 则该功率点为 并通过上位机显示并发送给监管者。同时, 采用
该温度传感器的最佳功率, 该平均温度为该温度传 嵌入式 Webserver技术提高运维能力, 就地运维
感器在此轮功率循环的测量温度值。之后, 终端继 A pp 与终端业务 A pp 软件上完全独立, 硬件上分
续增加功率扫描其他温度传感器, 直至达到最大功 别采用物理独立端口, 保障维护功能与核心业务
率后在将功率调至最小, 重新开始新的循环。 的安全隔离。
1.3 基于 RFID 的一二次融合测温系统设计 表 1 预警等级对应表
1.3.1 高防护结构设计( 提高在恶劣环境下的运 预警等级 预警值
正常 0≤l<0.3
行能力)
关注 0.3≤l<0.6
为了弱化一二次分界, 采用高防护结构设计, 异常 0.6≤ l<0.8
温度传感器的高防护结构如图 7 所示。满足户外 紧急 0.8≤l<1.0

恶劣环 境 运 行, 适 用 于 不 同 的 一 次 设 备。 RFID
2 应用测试
温度传感器的结构包括母板和外壳, 在母板上面
设置有绝缘导热层, 在绝缘导热层上方设置有无 为验证设计测温系统的测量准确性与工作稳
源被动射频天线, 温度传感集成电路置于无源被 定性, 在实验室内布置了 3 台传感器并进行了 10
动射频天线之上。外壳设于绝缘导热层、 无源被 个周期的测量, 3 个传感器的测试结果如表 2 所
动射频天线、 集成电路的外部, 并且与母板可以相 示, 环境温度为 18.9℃ 。
合, 扣在一起。母板可以采用铜镀铬, 能够进行温 表 2 系统测试结果 ℃
度传递, 并起到固定作用。 序号 Ob j ect1 Ob j ect2 Ob j ect3
该设计结构与材料的热传递性能、 物理强度 1 19.1 18.8 19.2
2 18.7 18.7 18.9
等均可以适应电力系统中不同的测温环境。外壳
3 18.9 18.5 18.9
采用高强度外壳, 可以起到防潮、 防尘、 防静电等 4 19.4 19.0 19.4
作用, 保护内部测温电路不受损坏。同时, 由于温 5 18.9 18.6 18.9
6 19.6 18.8 19.0
度传感器芯片采用了集成化设计, 其体积小, 易于
7 19.4 18.9 18.8
安装, 为与不同的一次设备安装融合提供了基础。 8 18.8 18.8 19.3
9 19.2 19.3 19.3
10 19.4 19.4 19.5

由表 2 可知, 本 系 统 的 测 温 误 差 在 ±1% 以
内。进一步将本文设计的温度测温系统布置在贵
阳市某 10kV 变电站开关室内, 以测试测温系统
对开关柜温度异常的监测效果。测试开关柜型号
图 7 温度传感器的高防护结构图 为 SFN2-10 , 额定电压10kV , 额定电流400A , 主
1.3.2 根据传感器采集数据提供智能诊断与运 母线额定电流 3000A , 4s热稳定电流31.5kA ,
维指导 动稳定电流 80kA , 额定开断电流 31.5kA 。根
在 RFID 测温系统的应用中, 将其与被测一 据运行经验, 该型号开关柜正常工作时温度范围
次设备的其他测量结合, 如一次设备的电压与电 通常为 35~40℃ 。对于开关室内 F15 , F17 , F19 ,
流等, 可进行智能诊断。 F21 , F23 这 5 台开关柜的监测数据如表 3 所示。
智能诊断具体步骤如下: 首先提取温度传感 在监测时段内, F21 柜温度数据明显高于正
器得到的特征量, 如实时温度、 历史最高温度、 过 常运 行 范 围, 17 : 35 时 刻 测 温 系 统 上 位 机 给 出
温时长、 温度变化率等; 其次按照加权算法, 综合 F21 柜温度预警等级达到“ 异常” 等级的警报。后
考虑这些特征量的影响, 给出一个值为 0~1 的预 经检查发现, 断路器触指紧固弹簧垫损坏所致。
警值( 见表 1 ), 预警值落在相应的区间则有对应 经更换维修后, 该柜运行温度恢复正常。