国家电网公司HC-WRF开关柜智能测温预报警系统.doc

编号国家电网公司科学技术项目建议书项目名称：HC-WRF智能组网无线测温预报警系统的应用申请单位：起止时间：标记：申报日期项目负责人：标记：课题负责人通信地址：邮政编码：联系电话：传 真：申请日期：标记：申报日期 简表项目名称HC-WRF智能组网无线测温预报警系统的应用项目负责人姓名单 位性别年 龄专业职 称项目分 类技术攻关新技术开 发新产品试 制技术引进消化吸收应用理论基础研究软科学研 究推 广项目组人 数其中高级职称中级职称研究生初级职称协作单位协作形式 申请金额(万元)20研究起止年月其中资 助20自 筹项目内容、意义和预期成果摘要项目内容一无线测温系统介绍 无线测温系统由温度采集器（测温螺栓）、无线终端集中器（接收器）、通信管理单元、后台管理系统组成。 温度采集器无线终端集中器远端模块后台管理系统组网说明第一步：将无线测温采集器安装在变电站刀闸开关等易超温触点，里面嵌入微电脑主板和温度传感器，将测温螺栓旋紧紧贴测点，通过金属传递热量，测温螺栓定时检测螺栓温度，当温度达到设定告警温度时，通过主板上的RF发射模块发送告警温度信号出来（信号中带螺栓身份ID信息）。第二步：无线接收盒是通信管理单元中的桥梁，它接收前端温度采集器（无线测温螺栓）通过RF发射过来的即时温度值，然后在第一时间将当前螺栓的ID号、温度经过RS485直接传输到前端处理器。一个接受盒可以接收80个螺母。每个接收盒可以串起来链接到前端处理器，也可以独立链接到前端处理器。第三步：前端处理器负责接收各个无线接收盒发送过来的数据，通过RS232接入主站PC并根据螺栓的ID值把不同螺栓的温度值传送给主站保存以便后台及时发现温度是否异常和进行综合分析比较，同时也为各个无线接收盒提供电源；第四步：后台管理平台负责定时到无线接收盒采集数据以及相关设置；第五步：数据库主要存放采集过来的历史数据。具有以下功能：1、不断轮询各个无线接收盒，轮询间隔5秒；2、实时显示当前各个螺母的告警状态和温度信息并以图形位置的形式直观显示；3、以声、光告警形式，提醒有螺母温度告警；4、可设置告警温度阀值，例如设置60摄氏度；5、保存螺母的历史温度信息，可以以图表的形式显示某螺母的温度曲线；6、设备管理、区域管理、控制器管理、操作员管理等；项目意义电力系统从发电厂、变电站、高压输电线路到城市电网和农村电网，电接点温度的变化是关系到整个电网能否安全稳定运行的一个十分重要的指标，而温度变化从设计阶段的考虑到运行的负荷、设备、天气等相关因素的综合结果，有很大程度的不可预知性。加上包括输电线路负荷大，电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成的电缆头过热、绝缘老化、连接部位松动等因素的影响，因此温度的在线监测一直以来是电力系统非常重视和密切关注的问题。实现温度的在线监测以保证变电站、输电线路、城网设备的安全运行无线测温是利用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）这项当今新兴的技术，其多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的特点克服了传统测量技术上的弊端，因此无线传感器网络（WSN）测量技术日益受到人们的重视和应用。它具有以下优点 ： 1）价格低廉，特别适合小点数、多单元的现场测量显示； 2）不受开关柜内空间限制，满足空间狭小、无法人工巡检的高压设备温度的监测需要； 3）不需要金属导线传输信号，具有优异的绝缘性能。预期成果1）进行温度实时在线监测 针对变电站、输电线路、城市环网柜等的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要设备的触点。2）自动产生预报警机制 通过连续监测高压接点的运行温度及其升温趋势，可有效预防电气火灾事故。 3）生成各种统计报表4）灵活的预报警灵活提示 动画提示、声音告警提示。5）地图式显示功能 更加直观清晰显示各个监控点的位置。6）强大的后台分析维护功能一、本研究项目的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究项目应阐述学术思想，立论根据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）项目背景 温度的变化是关系到整个电网能否安全稳定运行的一个十分重要的指标，电力系统从发电厂、变电站、高压输电线路到城市电网都有很多电接点，而这些电接点的温度变化从设计阶段的考虑到运行的负荷、设备、天气等相关因素的综合结果，而实际运行中有很多因素是无法考虑的，有很大程度的不可预知性，施工中也有很多因素影响电接点的温度，再加上包括输电线路负荷大，电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成各连接头和电缆头过热、绝缘老化。另外，连接部位松动等因素也影响连接头和电缆头的温度，因此温度的在线监测一直以来是电力系统非常重视和密切关注的问题。应用前景 本监控系统可以应用在下列范围：1、变电站：如母线、高压开关柜、电缆接头、刀闸、开关、变压器等电接点。2、城区环网柜：如开关、刀闸、设备连接点等部位。3、输电线路：如耐张线夹、引流板、引流线夹、接续管、中间压接接头、重点线路的终端杆塔等部位。国内外研究概况国内已经在南网广东省电力公司、安徽合肥、海南海口等电力领域，已在多个变电站中均有应用。国外用红外测温和紫外测温仪器对变电站温度进行测量，但是对整个变电站的设备（如：开关、变压器、输电线、电抗器等主要设备）的接头全面监控还没有。二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和提供的形式及其依托工程，应用该成果的单位落实情况和可能应用的其它工程或单位及效益。项目内容无线测温系统由温度采集器（测温螺栓）、无线终端集中器（接收器）、通信管理单元、后台管理系统组成。 第一步：将无线测温采集器安装在变电站刀闸开关等易超温触点，里面嵌入微电脑主板和温度传感器，将测温螺栓旋紧紧贴测点，通过金属传递热量，测温螺栓定时检测螺栓温度，当温度达到设定告警温度时，通过主板上的RF发射模块发送告警温度信号出来（信号中带螺栓身份ID信息）。第二步：无线接收盒是通信管理单元中的桥梁，它接收前端温度采集器（无线测温螺栓）通过RF发射过来的即时温度值，然后在第一时间将当前螺栓的ID号、温度经过RS485直接传输到前端处理器。一个接受盒可以接收80个螺母。每个接收盒可以串起来链接到前端处理器，也可以独立链接到前端处理器。第三步：前端处理器负责接收各个无线接收盒发送过来的数据，通过RS232接入主站PC并根据螺栓的ID值把不同螺栓的温度值传送给主站保存以便后台及时发现温度是否异常和进行综合分析比较，同时也为各个无线接收盒提供电源；第四步：后台管理平台负责定时到无线接收盒采集数据以及相关设置；第五步：数据库主要存放采集过来的历史数据。 项目意义电力系统从发电厂、变电站、高压输电线路到城市电网和农村电网，电接点温度的变化是关系到整个电网能否安全稳定运行的一个十分重要的指标，而温度变化从设计阶段的考虑到运行的负荷、设备、天气等相关因素的综合结果，有很大程度的不可预知性。加上包括输电线路负荷大，电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行造成的电缆头过热、绝缘老化、连接部位松动等因素的影响，因此温度的在线监测一直以来是电力系统非常重视和密切关注的问题。实现温度的在线监测以保证变电站、输电线路、城网设备的安全运行无线测温 利用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）这项当今新兴的技术，其多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的特点克服了传统测量技术上的弊端，因此无线传感器网络（WSN）测量技术日益受到人们的重视和应用。优点 ： 1）价格低廉，特别适合小点数、多单元的现场测量显示； 2）不受开关柜内空间限制，满足空间狭小、无法人工巡检的高压设备温度的监测需要； 3）不需要金属导线传输信号，具有优异的绝缘性能。预期成果1）进行温度实时在线监测 针对变电站、输电线路、城市环网柜等的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要设备的触点。2）自动产生预报警机制 通过连续监测高压接点的运行温度及其升温趋势，可有效预防电气火灾事故。 3）生成各种统计报表4）灵活的预报警灵活提示 动画提示、声音告警提示。5）地图式显示功能 更加直观清晰显示各个监控点的位置。6）强大的后台分析维护功能三、拟采取的研究方法和技术路线研究方法同过国内外多种测温方式的比较，我们选定了无线测温方法，它们各自的优点如下： 1、光纤测温优点： 具有抗电磁干扰、电绝缘性好、测温精确等优点，特别是体积小。 缺点： 1）光纤表面易受污染，导致光纤表面放电； 2）价格昂贵、起点价位高、不适合小点数、多单元的现场测量和现场显示。2、红外测温优点： 非接触、光子作为信息载体，响应速度快。缺点： 1）易受环境和周围的电磁场干扰，需 人工操作，无法实现在线测量； 2）受开关柜内空间限制；3）成本巨高。3、普通测温优点 ： 采用常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等普通测温方式，结构简单、使用方便。缺点： 需要金属导线传输信号，由于无法保证具有稳定的绝缘性能，从而无法在高压设备上使用。4、无线测温 利用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）这项当今新兴的技术，其多功能化、微型化、智能化、网络化、无线化的特点克服了传统测量技术上的弊端，因此无线传感器网络（WSN）测量技术日益受到人们的重视和应用。优点 ： 1）价格低廉，特别适合小点数、多单元的现场测量显示； 2）不受开关柜内空间限制，满足空间狭小、无法人工巡检的高压设备温度的监测需要； 3）不需要金属导线传输信号，具有优异的绝缘性能。技术路线由于本系统在国网贵州电网和辽宁电网已经得到运用，是比较成熟的技术，我们遵循理论实践再实践的精神，认真总结现场的经验，调整我们产品中的一些不足之处，因地制宜以满足电力系统安全和稳定运行的需要。具体技术路线是： 采用RFID技术：识别速度快、读取方便快捷、数据容量大、功耗低、节能、智能组网，灵活方便； 小型化：采集模块体积小，可应用于密闭式开关柜、环网柜等空间狭小的环境下； 易扩展：采用无线、现场总线及以太网等多种通讯方式相结合，级联方便可靠； 每天24小时连续在线测量、实时动态监测、准确记录； 定时预警、报警，当温度越限时，按三级阀值设定报警（可按用户要求设定）； 强大的后台软件管理系统，提供WEB浏览方式，实现数据的实时统计分析；四、工作总体安排和年度进度序号时间段内 容1申请和报批计划以及前期准备工作2完成一个变电站的安装和调试工作3完成另外一个变电站的部分安装调试工作456789五、实现本项目预期目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其它渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）项目负责人已具备的条件1.我们具有老中青三结合的技术人员，具有电力系统、计算机技术、GPS定位技术、射频技术等方面的专业知识。2.我们已经开发了GPS定位技术和射频技术的相关产品,具有一定的开发能力和经验.3.我们公司和全国电力系统有密切的联系,工作人员具有较好的现场经验和团队协作精神.六、研究项目组成人员情况序号姓名年龄职务职称专业本项目中分工投入项目工作总月数工作单位123456闫杰46总经理高级工程师电气化专业技术管理6个月恒成电力7吴盛麟66总工程师教授级高级工程师高电压总技术负责人6个月恒成电力8牛天翔51程序员高级程序员计算机软件设计系统架构设计、SQL server、C#后台开发、10个月恒成电力9郭黄38程序员工程师计算机软件设计SQL server、C#后台开发、JAVAscript B/S前台开发11个月恒成电力10牛振兴35程序员博士、工程师大规模集成电路设计射频通讯、现场集中器开发、嵌入式计算机系统开发12个月恒成电力11陈雷28工艺员助理工程师机电一体化系统调试6个月恒成电力12杨明24工艺员中级师热能动力调试6个月恒成电力131415161718192021七、项目经费预算单位：万元科目金 额申请资助自 筹备 注（一）直接费用201.人员费（1）研究机构人员费（2）临时工工资2.设备及软件费（1）购置（2）试制3.业务费（1）材料费（2）资料费（3）外协测试试验及加工费（4）会议费（5）差旅费4.其他直接费用（二）间接费用1.现有仪器设备使用费2.直接管理费用3.其他间接费用（三）协作研究支出协作支出1合 计注：与项目有关的前期研究(包括阶段性成果)支出的各项经费不列入本项目预算； 八、合作单位意见（对合作研究内容、参加人员及保证研究试验等签署具 体意见） 单位（公章） 年 月 日 单位（公章） 年 月 日 单位（公章） 年 月 日 如有与合同单位的意向书，可不必在此栏中盖章，但应注明另有附件并随建议书一同上报.九、申请单位审查意见（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否偿还贷款，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）单位领导（签字） 单位（公章） 年 月 日十、上级主管部门审查意见(审核申请单位的技术、研究能力、工作条件以及自筹经费的来源，说明为完成本项目所必须的工程试点的落实情况）单位领导（签字） 单位（公章） 年 月 日