摘要：在电力传输系统中，发电厂和变电站的高压开关设备起着关键作用。 随着电网设备技术的发展，高压开关柜也得到广泛应用。 湿度是表征开关设备正常运行的重要参数。 开关柜在使用过程中，开关柜内部普遍存在过热现象。 但由于高压开关柜的气密性，在负荷大的地区，开关柜的温度会升高。 超标现象。 开关柜设备常年超温运行，会增加设备的性能和使用寿命，造成设备故障，影响电网的正常运行，甚至引起电气火灾，造成巨大的经济损失。 高压开关柜温度在线检测系统越来越受到用户的认可和重视。 目前，感应电能采集的无源无线温度在线检测系统广泛应用于高压开关柜中。 无源无线温度传感器安装维护方便，网络简单，实时在线，可替代传统的人工定期巡检方式，及时发现电力设备的异常温度，保障设备安全运行.

关键词：无源无线传感器； 高压柜温度测量； 电接点温度测量； 测温系统

概述

无源无线测温系统主要由设备层的无源无线测温及温度显示单元、通信层的边缘估计网段、站控层的无线测温系统主机组成，实现在线测温。高压柜关键电气部件的温度监测。 检测。

01 无源无线传感器的设计基础

无源无线传感器的功率采集应用法拉第电磁定理，充分利用高压开关柜中单相母线电压形成的大量电磁能，按照电压互感器模型进行设计。 高压母线作为电源变压器的初级侧线圈，电缆线圈作为电源变压器的次级线圈，组成电源回路。 取电电路的关键是磁性材料的选择。 该电路选用1J85坡莫合金带。 坡莫合金带是一种高导磁率合金材料，具有初始导磁率高、磁感应强度高、损耗小等特点。 磁性装置体积缩小，合金带材在闷热环境下具有极强的耐腐蚀性能。

02 无源无线传感器的硬件设计

无源无线传感的硬件电路主要包括电源模块、处理单元、射频模块和测温模块。

供电模块为整个电路板供电，由电磁线圈上电后的钳位保护电路、检测电路、电流测量、线性稳压器、储能电容组成。 为了降低产品的整体规格，处理单元和射频模块采用低帧率无线单片机集成MCU单元和射频单元。 这种设计简化了整个电路设计的复杂度，实现了电路规格降低50%以上。 测温模块采用数字空气温度传感器，具有帧率低、数字通信稳定的特点。

03无源无线传感器软件设计

无源无线传感器的软件是用C语言编写的。 编程需要注意规范，代码简单易读，传感器针对低帧率设计。 电源关闭，使系统空闲时电压消耗不超过2uA。

为了保证传感器系统的可靠运行，需要正确配置单片机的看门狗，保证传感器不会关机。 据悉，还需要避免传感器通信冲突，提高通信抗干扰性能，采用随机延时算法上报体温，对通信数据进行CRC校验，过滤掉异常数据。

04 无源无线传感器主要性能及安装

根据以上原理和方法设计的无源无线温度传感器ATE400，可以在主回路电压在5~5000A范围内配合钳位工作，每隔15秒检测一次热点的体温并无线上传至主回路。机柜安装显示单元。 传感器体温检测范围-50℃~+125℃，精度高达±1℃，测温帧率0.1℃，体积小巧，安装方便，并且抗干扰性能强。 广泛应用于高压柜电连接器的温度测量。

图1 高压柜静触头体温检测

图2 高压柜电缆头温度检测

05 无线测温接收装置主要功能

无源无线传感器将采集到的电气空气温度通过射频方式传输给无线测温接收显示单元ARTM-Pn。 显示单元最多可接收60个ATE400传感器的数据，通过数字ID识别传感器和显示单元，准确定位每个电热点的体温。 显示单元嵌入式安装在高压柜面，可实时显示各点温度，并可根据用户设定预警和报警湿度值，实现低温预警等功能、超温报警、相间温差报告、温度突变报警。 设备可存储120条带时间戳的报警记录。 同时，熔断器的出线口可在发生报警时控制声光报警，帮助用户及时发现故障，尽快分析查找设备故障原因，恢复正常供电。 据悉测温软件温度不一，显示单元还可以选择热电阻检测功能。 检测数据包括电流、电流、有功功率、无功功率、功率素数、电能等，精度高达0.5级。 显示单元的所有检测数据都可以通过485插座和标准的Modbus-RTU协议连接到边缘估算网段，实现网络联网，将数据上传到无线测温检测系统的上位机。

06 无线测温系统功能及接口

无线测温系统主机Acrel-2000T安装在值班监控室，可远程监控系统内所有开关柜的运行温度状态。 该系统具有以下功能：

室温显示：显示配电系统各测温点的实时值，也可实现笔记本WEB/手机APP远程查看数据。

室温曲线：查看各测温点的温度趋势曲线。

运行报表：查询、复制各测温点指定时间的温度数据。

实时报警：系统还可以对每个测温点的温度异常进行报警。 系统具有实时语音报案功能，还可以对所有暴风雨进行语音报警。 报警形式包括弹窗、语音报警等，也可以通过邮件/APP推送报警信息测温软件温度不一，及时提醒值班人员。

历史风暴查询：可存储和管理温度是否超限等风暴记录，方便用户追溯系统历史风暴及报表、查询统计、分析事故。

结论

无源无线测温系统在高压开关柜温度检测中的应用，解决了高压开关柜常年需要人工现场测温，开关柜内温度难以检测的问题，数据存储困难，大大减少了设备维护和预测试的需要。 巡检次数和时间减少，减少了日常巡检的工作量，提高了人员工作的安全性。 无源无线测温系统可及时检测各关键点温度异常，防止连接件老化或接触内阻过大引起过热，为电力安全生产和供电提供有力保障，增强设备的智能化。