厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 厦门才茂基于无线 2G/3G/4G 网络传输实现高压开关柜 温度监测的系统应用方案 厦门才茂通信科技有限公司 厦门软件园二期望海路37号二层 电话：0592-3799897 传真：0592-5975885 18030208231 杨智盛 网址：www.caimore.com www.caimore.com.cn Email:caimore@caimore.com  版权所有 2003-2009 ----才茂通信 通畅天下 ---- 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 1 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 说明书声明 版权声明： 本使用说明书包含的所有内容均受版权法的保护，未经厦门才茂通信科技有限公司的 书面授权，任何组织和个人不得以任何形式或手段对整个说明书和部分内容进行复制 和转载，并不得以任何形式传播。 商标声明： CAIMORE和其他才茂商标均为厦门才茂通信科技有限公司的商标。本文档提及的其他 所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。 注意： 由于产品版本升级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文 档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。 ALL Right Reserved@Caimore 厦门才茂通信科技有限公司 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 2 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 1、引言 电力系统安全运行关系到国民经济的稳定发展。近年来，电厂自动化、信息化飞 速发展，加快了对高压开关柜内的温度检测技术的研究。一系列的开关柜的温度无线 监测技术也因此应运而生，并且发挥着越来越重要的作用。高压开关柜是发电厂、变 电站、动力车间最重要的电气设备，每个开关柜都有多个进出线接头盒开关触头。在 运行过程中，开关的触点、母线连接头等部位因长期负荷较大、老化等原因会导致接 触电阻过大而发热。由于开关柜密闭运行、内部空间狭小和绝缘保护等原因，这些发 热部位的温度在运行状态下几乎无法监测，最终可能会因过热造成火灾和大面积停电 事故的发生。因此，设计一套高压开关柜无线测温系统是势在必行。 为解决光纤式电力开关柜温度实时监测系统在信息传输时存在的有效传输距离短、 容易出现灰尘漏电等问题，根据设备的设计特点，提出了一种采用无线 2G/3G/4G 网 络通信传输方式进行数据远程传输的非接触检测方式。此方式可有效地提高光纤式电 力开关柜温度实时监测系统信号的有效传输距离，避免了采用有线方式进行信息传送 的复杂性与危险性，具有很好的应用前景。 关键字 ： 高压开关柜，温度测量，无线 2G/3G/4G 网络传输 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 3 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 2、高压开关柜 高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制 或保护等作用，高压开关柜按作电压等级在 3.6kV~550kV 的电器产品，高压隔离开关 与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电 装置和高压开关柜等几大类。 3、应用前景 近年来，电力系统已发生多起因设备过热而发生火灾和大面积停电事故。据统计 分析，我国每年发生的电力事故，有 40％是由高压电气设备过热所致；而在采用高压 开关柜和电力电缆的供电系统中，有 70％以上的电缆运行故障是因为连接部位接触电 阻变大、过负荷等引起接头温度过高所致。因此，对高压开关柜连接点的温度变化进 行实时监测及预警是非常必要的。 目前电厂高压开关柜触头温度监测有多种方式。近年来出现了采用无线电传输方式 进行温度采集的监测系统，满足了非接触检测的要求，检测系统中的通信控制器不仅 能发送接收数据，而且具有了数据存储、液晶显示、报警等功能。 4、无线测温系统与其它测温方式的对比优势 （1）普通测温 常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号， 绝缘性能不能保证。 无线测温具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜的高压，因此能够直接安装到开 关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度。 （2）红外测温 红外成像仪无法透过柜门测量内部设备，开关柜运行时必须关闭柜门，导致红外 方式无法测量。 无线测温系统温度传感器直接安装到带点物体的表面，可在封闭的柜体内直接测 量设备温度后，以无线网络方式传出。 （3）光纤测温 光纤式温度测温仪采用光纤传递信号，其温度传感器安装在带电物体的表面，测温 仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折、易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝 缘性能降低，且在柜内布线难度较大，造价高。 无线测温系统没有复杂的引线，完全绝缘，造价低廉。 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 4 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 5、无线测温系统组成 测温系统由无线测温终端、无线测温集中器、才茂无线 2G/3G/4G DTU 传输模块和 上层温度监测管理中心构成。无线测温终端负责对高压开关柜内的温度进行采集，并 通过无线 ZigBee 传输模块进行实时发送数据。无线测温集中器负责对数据的接收、 处理，并通过 RS485 总线将数据传输给监控计算机。监控计算机软件采用 C#编程， 实现监测数据的显示和数据库的访问，以便集中管理和最优控制。同时将监控计算机 所采集到的温度数据利用才茂无线 2G/3G/4G DTU 远程传输到上层温度监测管理中心， 并在温度监测管理中心计算机中进行显示、存储、分析与报警。 图一（工作原理图） 此方案的高压开关无线测温系统，能够实现对分散地域的多个高压开关柜内温度进 行集中有效监测，能大大提高高压开关柜的安全运行。 图二（系统拓扑图） 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 5 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 6、无线测温系统的功能优势 1）通信的先进性——采用先进的数字化及无线 2G/3G/4G 网络传输技术，独特的绝 缘性能，使用方便经济； 2）通信的可靠性——通信系统要长期经受恶劣环境例如较强的电磁干扰和高温的考验， 并保持通信的畅通； 3）双向通信——不仅能实现信息量的上传，还要实现控制量的下达； 4）多业务的数据传输速率——随着以后终端业务量的不断增长，主站到子站、子站到 终端之间通信对实现多业务的数据传输速率要求越来越高； 地址:厦门市软件园二期望海路 37 号 2 层 6 网址:http://www.caimore.com 电话/Tel: +86-592-5902655 传真/Fax:+86-592-5975885 厦 门 才 茂 通 信 科 技 有 限 公 司 Xiamen Caimore Communication Technology Co.,Ltd 5）通信的灵活性和可扩展性——标准化设计，可方便扩展与其它系统互联，费用低廉， 安装灵活。 7、才茂 ZigBee 的介绍 厦门才茂工业级 Zigbee 按照恶劣环境要求设计，具有极强的抗干扰能力、低功耗、 组网灵活，性能可靠稳定等优点和特性。Zigbee 是一个将 RS232 串口设备的串口通 信立即转换为 Zigbee 无线网络通信的双向转换传输设备。才茂 Zigbee 设备支持 3 种数据传输协议，根据用户自己的实际需要进行选定。Zigbee 包括三种类型：协调器 (Coordinator)、 路由器(Router)、终端节点（End Device），这三类设备具备不 同的网络功能，协调器时网络的中心节点，负责网络的发起组织、网络维护和管理功 能；路由器负责数据的路由中继转发；终端节点只进行本节点数据的发送和接收。在 一个 Zigbee 应用网络中，需要一个协调器和多个路由器或者终端节点组成。 8、才茂 DTU 无线数传终端介绍 DTU(Data Transfer Unit),全称数据传输单元,为用户提供高速、永远在线、 TCP/UDP 透 明 数 据 传 输 的 工 业 级 无 线 终 端 设 备 。 产 品 采 用 高 速 高 性 能 工 业 级 ARM9 嵌入式处理器或者 X86 架构高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支 撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的 TCP/IP 协议栈，为用户提供高速，稳定可 靠，数据终端永远在线，多种协议转换、虚拟专用网络的系统应用。针对网络流量控 制的用户，DTU 产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同 时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。 8.1、才茂 DTU 功能的优势 1)丰富的接口类型：支持串口 RS232 接口、RS485 接口、RS422 接口、TTL 接口或者 USB 接口， 满足客户应用现场不同接口需求。 2 ） 完 善 的 网 络 支 持 ： 支 持 GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTEFDD/LTE-TDD 七大无线网络，满足不同行业客户的全方面需求。 3）三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU 内置看门狗 WDT 保护）系统保护 的