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YNSW-6000

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YNSW-6000

产品概述无线测温的意义高压电气设备的触点、接头,在高压、强电流条件下运行过程中;因空气中尘埃吸附、触点氧化、腐蚀、电化学反应、机械结构的老化松动等因素;造成接触面积减小,电阻增大,在一定负荷条件下触点持续升温的恶性循环,严重的可能将导致设备烧毁,造成停电、火灾等事故。造成巨大的经济损失和社会影响;利用现代微计算机通信技术结合新型传感技术实现在线监测状态检修是一种更科学的检修模式,它克服了定期检修的
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产品描述

产品概述

无线测温的意义

高压电气设备的触点、接头,在高压、强电流条件下运行过程中;因空气中尘埃吸附、触点氧化、腐蚀、电化学反应、机械结构的老化松动等因素;造成接触面积减小,电阻增大,在一定负荷条件下触点持续升温的恶性循环,严重的可能将导致设备烧毁,造成停电、火灾等事故。造成巨大的经济损失和社会影响;利用现代微计算机通信技术结合新型传感技术实现在线监测状态检修是一种更科学的检修模式,它克服了定期检修的盲目性,避免了不必要的浪费,使运维部门对问题点的分析和检修更有针对性,从而提高了检修效率,供电可靠性得到了更科学的保障,能够使电力部门制定更合理的检修计划,节省大量的维护费用。状态检修是高压电气设备检修的发展法向,应该对电网主要性能参数展开有效的在线监测。

 

 

工作原理

测温主机发出跳频频脉冲无线电波询问无线电信号(OOK),传感器天线接收到跳频脉冲无线电波将引发石英晶体压电材料机械振动。跳频脉冲波频率越靠近压电材料固有频率则机械振幅越大(逆压电效应),而晶体的机械振动不可能随激励源的消逝而立即消逝(实际回波随时间呈指数衰减,持续时间越20微秒内);晶体的机械振动的剩余能量将会在电极间引发瞬间变化电场(正压电效应),电极间接有天线,测温主机通过精密电路捕获瞬间回波;通过傅立叶变换,小波去噪恢复传感器频率,而回波频率与晶体材料所在环境温度成线性正比关系,通过算法即可得出当前温度数据。

 

技术优势

测温数据获取的简单过程:发射传感器激励信号→传感器回波信号硬件滤波→传感器回波信号放大→回波信号下变频→回波信号做傅立叶变换以及滤波→通过算法分析计算传感器频率,从而算出传感器温度。目前市场上基于(SAW)声表面波技术产品的核心模块进口自美国,其不成熟的原因在于对回波信号做傅立叶变换分析算法时,需要对随机非稳定干扰信号做特殊算法以便滤除伪信号,由于这部分算法一直是业界难题,表现为在有临近频率干扰时报错误温度(如在变电站实际安装后受变电站局放信号干扰,两台测温主机同时工作时,汽车遥控钥匙工作时)出现几十甚至上百度的温度偏差,所以该技术一直处于实验室阶段未能实现真正的工程应用,宇诺科技自主研发了整套系统,我们的算法工程师利用在视频数据处理经典算法,结合长达2年的实验,实现多个算法创新,破解了难题,在国际上首次实现无源可靠测温,目前已在浙江省电网安装并在省网SCADA系统上传数据,得到浙江省电网公司相关领导高度认可。

 

产品规格书

参数 单位 Min. Typ. Max. 备注
工作温度范围 °C -20   +125  
存储温度范围 °C -55   +150  
温度准确度 °C -1   +1  
外观尺寸:长 mm   53.5    
外观尺寸:宽 mm   30.5    
外观尺寸:高 mm   35.5    
频率范围 MHz   433   标称频率
谐振器温度系数       25ppm/℃
传感器安装面         110KV级绑带
天线辐射方式     全向    
天线极化方式     垂直极化    
RF端口   1   4 SMA接口
单端口传感器数量     6 12  
RF传输功率 dBm -6 +8 +10  
RF接收灵敏度 dBm -120 -86    
RF接收频率稳定度 Hz -700   700  
RF工作距离 m     2  
RF询问时间 ms   130    
单次刷新时间 s   10    
数据接口   RS485      
数据协议         Modbus RTU
数据收发响应时间 S   5 10  
功耗 W 2.75 3.0    
湿度范围 % 10   95 无冷凝
接收机外观尺寸 mm   143x105x40    

 

系统拓扑结构

 

测温主机实际是一台小型雷达站,发出探测波,分析回波,一台主机可能测量6到12个温度点,测温主机通过RS485通信线路连接,标准MODBUS-RTU协议格式,所有数据存于上位机专用数据库,可提供一年的历史查看数据:

实时温度监控;

历史温度曲线;

预警阈值和告警方式可设置能提供温度越限、温度突变等预警;

可提供站端监控系统或远程监控系统界面弹出、蜂鸣等多种告警方式。

 

测温系统设备与安装现场

 

温度传感器

温度传感器是直接贴装在被测高电压连接处的感温热敏器件,它由天线,陶瓷封装石英晶体传感器,和外壳构成;传感器没有半导体材料,因此对电场不敏感;故而简单可靠耐高压。我们采用高导热系数的胶体兼顾导热和预固定,并采用110kV级耐高压自粘绝缘带完成二次固定。

 

 

特性 石英晶体压电温度传感器
衰减特性 -30dB min.
温度线性度 <0.5%
老化特性@200℃ <0.3K@First 1000Hrs
耐高压特性 220KV
精确度 ±1°C
测温范围 -20°C ~125°C
设计使用年限 20年

 

温度主机

温度主机是整套系统的核心装置,他相当于一台小型雷达;测温主机发出跳频脉冲无线电波询问无线电信号(OOK),传感器天线接收到跳频脉冲无线电波将引发石英晶体压电材料机械振动。跳频脉冲波频率越靠近压电材料固有频率则机械振幅越大(逆压电效应),而晶体的机械振动不可能随激励源的消逝而立即消逝(实际回波随时间呈指数衰减,持续时间越20微秒内);晶体的机械振动的剩余能量将会在电极间引发瞬间变化电场(正压电效应),电极间接有天线,测温主机通过精密电路捕获瞬间回波;通过傅立叶变换,小波去噪和滤波算法恢复传感器频率,而回波频率与晶体材料所在环境温度成线性正比关系,通过算法即可得出当前温度数据。

 

 

技术指标

功能 跳频波发射与回波分析
中心频率 433M
工作电压 5V/DC
工作电流 <200mA
发射功率(微功率) <10dBm
接收敏感度 -120dBm
温度可靠性 100%
温度丢失率 <0.3%
数据协议 RS485 MODBUS RTU/IEC61850
数据刷新频率 0.1Hz Typical
接收机外观尺寸 143x105x40
设计使用年限 20年

 

测温主控终端

测温主控终端是无源无线温度在线监测系统温度数据协议/规约/主机与上位机工作节拍控制的控制系统。下行通过RS485无线透传方式或RS485有线方式对测温主机实时控制、温度数据获取、存储;上行进行协议转换、温度上传、光纤绝缘。

 

 

技术指标

下行接口

1)RS485 可连接128个测温主机

2)无线模块,可管理256个温度主机

上行接口 1路RS485
电源输入 AC 220V, 2A
功耗 <30W
工作环境 温度:-20℃~+60℃     湿度:15%-90%
外形尺寸 标准1U机箱(430mm*155mm*44 mm)
规约 IEC61850/Modbus  RTU
设计使用年限 20年

 

监控软件

监控软件为上位机软件,对下位机发出温度查询指令,获取测温主机温度数据,对温度数据存储、分析、显示、报警。用户根据需要可进行灵活设置,实现温度参数综合管理:

温度数据获取:上位机与测温主机采用有线或无线RS485 MODBUS RTU协议方式通信、监控软件安装设定时间间隔与每台测温主机握手,获取温度数据。

存储与分析:数据库提供一年的温度数据查询能力,并根据客户预警设定实现温度数据越限、趋势报警。

报警设置:可具体设置报警越限值,趋势值,实现声、光、短信等方式报警。

 

 

安装现场

 

测温装置本地通信方案

有线方式

站内各测温主机配置RS485标准接口,采用铠装485线并联测温主机至主控终端。主控终端与SCADA主控室采用光电转换隔离,超远距离传输,加配IEC16850规约转换可与智能电网CAC通讯;有线通信方式需布线,安装施工工作量较大,但数据传输更加安全、可靠。

无线方式

测温主机与主控终端采用无线RS485透传电路实现无线组网连接,主控终端与SCADA主控室采用光电转换隔离,超远距离传输,加配IEC16850规约转换可与智能电网CAC通讯。无线通信方式无需布线,安装工作量小,数据安全可靠;极少数变电站“问题通信设备”频率会对通信产生干扰,发生数据丢包,这时需要对对问题设备进行修复。

 

安装方案

传感器安装方案

安装位置:最常安装在母排靠近触点的位置

 

 

传感器在条件允许情况下采用螺栓紧固,在特殊环境下为保证传感器导热面与被测面充分接触采用1.5导热率导热胶粘接;采用110KV级绝缘自粘带包裹裸露导热铜块,并采用耐高温扎带再次紧固。

 

 

测温主机安装方案

测温主机下行天线采用433M全向线性极化天线,增益>2dBi,1/4波长天线同时保证在发射机微功耗条件下(<10mW)传感器信号的有效冗余度和绝缘距离;由于微功耗传输,主机天线需要与传感器天线在同一空间,在保障绝缘条件的前提下可适当调整测温主机天线与传感器相对角度与位置以保障最佳信号强度;测温主机天线采用强磁贴装在开关柜体内壁,天线通过低衰减同轴线与低压室测温主机相连接,同轴线安装在开关柜内走线槽内。

 

 

1.测温主机上行信道(与主控终端通信)

1) 有线方式

测温主机通过RS485并联方式连接,采用串接方式避免T型连接信号反射影响数据传输,测温主机串经过高压室电缆走线槽与主控室主控终端的RS485相连接。站内所有测温主机在低压室由单独220VAC/5VDC线性电源统一供电。

2) 无线方式

采用无线测温主机。测温主机上行天线安装在仪表室侧壁上,采用带磁铁的吸盘吸附在开关柜壁。

2.测温主机本体及取电装置安装

测温主机本体、开关电源、空气开关采用背板条固定在开关柜上的仪表室中;经现场查勘,仪表室中都有固定备板条的位置。

 

 

主控终端安装

主控终端的安放位置在监控室中有空余位置的机架上;

在附近取电AC220V经空气开关到主控终端;

主控终端下行通过CAN总线或无线方式与站内所有测温主机通信;

主控终端上行通过485总线与本地监控系统主机相连接,同时与SCADA系统接口(RS485总线、103/CDT规约)实现温度远程监控。

 

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