1、技术方案 共 12 页第 1页 无源无线测温技术方案 1 EH 技术说明 1.1 EH 技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电 子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、 机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航 天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电 网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。能量收集系 统包含能量收集模
2、块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦 级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后 按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2 EH 技术应用 在变电所、 站的运行现场具有丰富的电磁能， 对于电压高电流小的场源(如发射天线、 馈线等)， 电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得 多。 因此我们认为开关柜内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。 我们正是利用微电子技术、 低功耗技术以及能量管理技术收集开关柜中的电磁能， 并将其能量转化为无线温度传感器所需之电
3、源。 将 EH技术应用于开关柜一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆 脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更 先进。 2 基于 EH技术的无源无线测温系统 2.1 无源无线测温系统简介 我公司的无源无线测温系统主要有三部分构成：无线测温传感器、无线温度接收终端、数据服 务器及后台； 效果结构图如下所示： 技术方案 共 12 页第 2页 图表 1 无线测温系统结构图 无线温度传感器作为系统的感知层，分布于各个发热点，实时测量其表面温度，并将温度数据 通过无线方式上传给接收终端。 接收终端在系统中承担着数据中继功能，它接收到传感
4、器的数据之后再通过光纤、485 或者无 线等方式传输给数据后台，他们形成了系统的网络层。 数据到达后台后，用户可以通过浏览器方式监测现场每个传感器的实时温度、历史曲线，如果 出现超温情况，可以快速定位并及时通知相关人员。这就是系统的应用层。 3 无源无线测温系统单元介绍 3.1 无源无线温度传感器 我公司的无线温度传感器是基于美国 TI公司的无线数字通信技术及低功耗技术、 EH技术而研 制的高性能产品。获得国家发明专利授权：ZL201210122418.0。 新一代无线温度传感器采用了多重抗干扰措施以及特有的软件算法，经过了国内西高所、开普 实验室、浙江省中试所、浙江省质监局等多家权威机构测试
5、认证，并且在国内许多工业现场得以成 功应用。其最大的优势在于不再需要电池供电，彻底解决电池高温性能差、寿命有限的问题；而且 体积小巧，安装方式灵活多样，将开关柜温升监测提升到一个新的高度。 无温度传感器参数如下表所示： 技术方案 共 12 页第 3页 工作环境 -4085, 95%RH 工作频段 433MHz 发射功率 13dbm 传输距离 150m 视距，实际情况据现场条件而定 测温方式 接触式 体积轻小，优先安装动触头 测温范围 -45+125 测量精度 1 测量间隔 10S 发送间隔 20100S 温度越高发送间隔越短 休眠功耗 3.0uA 发射功耗 45mA 供电方式 能量收集 电磁能
6、收集 防护等级 IP68 阻燃等级 V0 使用寿命 10 年 可维护性 后期基本免维护 外形尺寸 27229.8mm 传感器主体尺寸 安装方式 固定式 可安装动、静触头以及母排、电缆进出线 图表 2 无线温度传感器 BD 27229.8mm 3.2 无线接收终端 SPW2000F无线温度接收终端是在上一代产品基础上研制的新产品，与上一代及其他公司的类 似产品比较，我们的产品具备更强大的功能和可靠的性能，双光口、双无线、双 485、单网口，光纤 可以直接接入我们产品，亦可采用多通讯口实现数据中继功能。 无线接收终端的参数如下表所示： 工作环境 -4085,95%RH 供电方式 AC220V或 D
7、C220V 整机功耗 8W 尺寸大小 120180mm 技术方案 共 12 页第 4页 上行 RS-485 两路 可配置 上行光口 两路 可配置 上行网口 一路 可配置 上行速率 4kbps 下行信道 无线 无线频段 433MHz 接收灵敏度 -110dbm 下行速率 10kbps 传感器点数 240 显示方式 LCD 温度变化曲线 2 小时 超温报警 有 报警门限 可设 声光报警及输出 有 本地温、湿度 可配 安装方式 壁挂式、嵌入式 可选 通讯协议 Modbus、IEC61850 可选 通讯方式 以太网、RS485、光纤 可选 图表 3 无线接收终端 3.3 无线监控后台 我们的无线测温后
8、台采用国内品牌工控机或者由客户指定型号的计算机，后台软件采用 B/S 结构，具有独立的软件著作权。具有人机界面友好、操作方便、数据全面、功能完善的特点，同 时还可实现短信报警和 Web 访问功能。 技术方案 共 12 页第 5页 监控后台的参数如下： 配置机型 按客户需求或知名品牌工控机 可选 工作环境 -4085,95%RH 供电方式 AC220V或 DC220V 可选 显示要求 实时温度、历史曲线、超温报警、一次图 报警功能 具有高温告警短信通知功能 通讯功能 串口、以太网口、modbus协议、IEC61850 协议 可选 可访问性 可通过浏览器访问 数据容量 可接入不少于 60000 只
9、温度传感器，并记录数据 软件系统 SPV2.0 系统，BS结构 全局图可以一目了然分辨出传感器温度正常、超温、故障，如下所示： 图表 4 无线测温详细图显示 历史曲线图可以记录各个电气节点的温升曲线变化， 辅助电网分析柜体的运行状态以及潜 在隐患，下图所示历史曲线图： 技术方案 共 12 页第 6页 图表 5 无线测温曲线图显示 图表 6 无线测温曲线详细图 通过曲线图的查询，我们可以精确看到某个历史时刻的温度数据；也可以通过历史曲线变化，辅助 电网分析柜体运行状态，提前做好维护准备。 技术方案 共 12 页第 7页 图表 7 无线测温一次图显示 从上图可以直观的查看到一次图上各关键部位的温度
10、状况，便于快捷的发现和定位超温点。 4 产品优越性 4.1 无源无线测温系统的特点 4.1.1 技术要点 器件选用：无线温度传感器关键器件采用国际进口器件； 独特技术：全向性天线、多层屏蔽、多层 PCB、低功耗； 权威检测：西安高压研究院、国家继电保护中心、浙江省中试院、浙江省质监局、云南省中试 所； 通讯标准:我公司的系统支持 Modbus、IEC61850 通讯协议。 4.1.2 产品性能指标 电磁兼容性（EMC） ：GB/T17626 标准，静电、群脉冲、浪涌 IV 级规范 环境试验规程：GB 2423 标准，高低温交变湿热环境试验 工频高压试验：100kV/15min 工频磁场试验：5
11、000A/m 技术方案 共 12 页第 8页 4.1.3 产品业绩 电网单位：云南省电网（德宏、红河、丽江、版纳、楚雄） 、浙江江山供电局、安徽当涂供电 局、内蒙巴彦淖尔供电局、深圳供电局等 冶金单位：宝钢、武钢、昆钢、柳钢、水钢、鞍钢、江西铜业等 能源化工：中俄原油管道、中国石化、协成硅业、扬子石化等 基础设施：南水北调、青岛奥运场馆、昆明机场、海南环岛铁路、南京地铁等 成套厂家：厦门 ABB、浙江开关厂、云南开关厂、山东泰开、曲靖东电、广州白云电气等 4.1.4 与其它产品类比特点 我公司无源无线温度传感器与其它常见测温设备性能比较如下表所示： 测温方法 技术规格 红外测温 有源无线测温
12、CT 取电测温 无源无线测温 供电方式 有线供电 电池供电 CT取电 能量收集 传输方式 有线传输 无线传输 无线传输 无线传输 测温方式 红外线 接触式 接触式 接触式 测温精度 2.0 1.0 1.0 0.5 响应速度 稍慢 快 快 快 尺寸大小 稍大 较小 大 极小 安装方式 固定于柜壁 固定于发热点 固定于发热点 固定于发热点 适用性 柜内裸露部位测 温 母排、静触头等 母排，静触头等 动触头、母排等 影响因素 镜头需要调焦和 对准发热点，物 距比直接影响精 度，套管、柜壁 等阻挡其测量， 振动、尘土影响 其测量 受电池寿命和高 温特性制约，体 积稍大，关键部 位不能安装，测 量间隔长
13、 母线电流大于 50A时才能工作， 母线电流过大时 自身发热严重， 故障率高 母线电流大于 10A可工作 安装维护 需要对准发热部 位，需在开关柜 上钻孔，需要在 布线连接，定期 除尘、对准 无需布线和破坏 结构 需要更换电池 安装方式麻烦， 需按测点尺寸选 配不同型号 后期维护频繁 无需布线和破坏 结构 基本免维护 接收终端 要求 RS485 通讯，每 台限 32 个测温 点 无线通讯，每台 接数百测温点 无线通讯，每台 接数百测温点 无线通讯，每台 接数百测温点 备注：相比无源无线测温方式，其它的测温方式均有一些不足或者隐患。 技术方案 共 12 页第 9页 1.1.1 红外测温弊端： 1
14、.1.1.1 红外测温探头安装固定条件要求苛刻，体积较大，许多柜内发热点温升状态不能 有效监测。 1.1.1.2 测温精度容易受到柜内障碍物、灰尘、距离等影响，且需要定期维护清洁测温探 头。 1.1.1.3 测温主机一般使用有线式供电，给一次系统安全间距带来隐患。 1.1.2 使用电池供电的弊端： 1.1.2.1 高温下电池寿命大大降低，实际寿命很难计算；如大量使用，则需要频繁停电更 换电池。 1.1.2.2 电池长期处于高温状态下会存在液体渗漏或爆炸的危险，给一次系统运行安全带 来隐患。 1.1.2.3 为了防止电磁场干扰设备和影响电池，一般必须使用屏蔽盒，这样增加了传感器 尺寸给安装带来一
15、定的困难。 1.1.3 使用 CT 取电测温的弊端： 1.1.3.1 需要提前确定线圈尺寸大小，且体积较大。 1.1.3.2 线圈安装麻烦，需要停电较长时间。 1.1.3.3 CT 线圈会引入一些干扰和电压波动（有时甚至高至数百伏电压） ，造成传感器工 作不稳定，且故障率高，给后期维护带来一定工作量。 1.1.3.4 运行条件较为严格，最低取电工作电流通常需要 50 安培以上，盲区大。 无源无线测温优点： 1.1.3.5 EH 技术取电，能源清洁、绿色无污染，运行条件广泛（负荷 10A 以上即可稳定 运行） ，盲区小，不会带来干扰。 1.1.3.6 体积小巧，可灵活安装在动触头、静触头、母排、
16、电缆进出线及其它潜在发热点。 1.1.3.7 安装紧固材料为合金带，相比于硅胶带、尼龙扎带、CT 环，它具有耐高温、防老 化、导磁、耐候等特性能够使用于各种气候环境。 5 产品安装方式 5.1 无源无线温度传感器的安装方式 无源无线温度传感器广泛应用于高低压开关柜、环网柜触头、刀闸开关、高压电缆接头、干式 变压器、低压大电流柜等电气设备的温度在线监测；我公司无源无线温度传感器避免使用电池所带 来的局限，体积小巧，仅相当于传统传感器的一颗电池大小，可以安装在动触头等狭小的空间内， 所以优先推荐安装动触头； 技术方案 共 12 页第 10页 图表 8动触头安装示例 静触头安装演示如下： 图表 9
17、静触头安装示例 母排安装演示如下： 技术方案 共 12 页第 11 页 图表 10 母排安装示例 我公司无源无线温度传感器体积较小，可灵活安装在柜体内的各个发热点。 无线温度传感器将采集的温升信号通过无线传输方式发送至无线接收终端， 无线接收终端通过以太 网、光纤、RS485 等方式进行数据上传至局监控中心。 6 售后服务承诺 6.1 安装准备 用户购买我公司的产品后， 请在下列条件满足的情况下， 请提前一周通知我公司售后服务部门： 1.1.4 基础设施建设完工、开关柜固定就位、母排、进出线安装完毕/具备 AC220V/DC220V电 源。 1.1.5 需要后台的用户，必须提供现场的平面图，包
18、括开关柜布局、监控室与开关柜之间平面 图，我们会根据这些资料准备现场所需的安装材料，譬如通讯电缆、光缆已经其他辅料。 1.1.6 现场具备布线的条件，如 RS485 线光缆的走线槽、穿线孔等。 技术方案 共 12 页第 12页 6.2 施工服务 6.2.1 施工计划 施工前明确安装进度时间，一般安装时间为 2 至 5 个工作日，如有后台调试则需与客户协商施 工进度及时间；如施工安装由第三方负责，则我公司有义务负责培训第三方工程服务人员。 6.2.2 现场安全 我们的技术人员都经过专业培训，具备丰富的现场作业经验。尽管如此，还需请用户为我们提 供 1-2 名现场服务人员，以保证施工安全和调试顺利。 6.2.3 用户培训 我们在安装调试完成后，会把整个系统交付给用户，请及时给我们的服务进行验收和评价， 同时我们会安排专门的用户培训，指导用户操作我们的后台、进行简单的配置和维护。 地址：杭州市钱江经济开发区顺风路 536号 邮编：311100 网址： E-mail: 服务热线：0571-81957526 传真：0571-81957528 杭州休普电子技术有限公司
