变电站电力设备的气温变化会影响设备的安全稳定运行。针对传统变电站设备温度监测方式的弊端，提出了一种基于ZigBee 协议的无线温度在线监测系统方案。该系统采用星型结构组建 ZigBee 无线网，使用 SVG 矢量图实现基于 B/S 的在线监测平台。测温系统的设计考虑了数据模型的通用性和监测平台的可移植性，为变电站温度在线监测系统的设计提供借鉴。

  在电力系统中，电力设备的气温变化是一个很重要的指标，它关系到电力设备能否安全稳定运行。在变电站运行过程中，一次设备的电接点由于设备制造、触电氧化、电弧冲击等原因，会导致电接点的接触电阻变大，使其温度上升。当温度上升到某些特定的程度后，设备的机械强度和电气强度将会出现下降，严重时会导致电气设备的短路，甚至造成设备的损毁，严重威胁电网的安全稳定运行。对电气设备的温度进行实时监测，能够在一定程度上帮助值班人员尽早察觉缺陷，消除隐患，确保电力系统的安全运行。

  传统的变电站温度监测技术有红外测温法和蜡片法，这一些方法都需要人工参与进行设备的检测，有可能会出现错报、漏报，没有办法进行长时间测量，监测的准确度和实时性较差。无线测温方式是利用无线网络，如 ZigBee 无线]，将传感器测量到的温度数据发送到数据接受主机上，实现温度的测量。无线传感器体积小，可以方便地安装在变电站设备的表面，尤其是设备上容易发热发生故障的地方。因此无线传感器能较准确地反映设备正常运行时的温度信息，并使测量到的温度数据具有很强的实时性。通过观察监控机的监测页面，变电站运行人员能够及时了解变电站内设备的实时温度信息。

  本文以某 220 kV 无人值守变电站为原型，提出了一种无人值守变电站无线温度监测系统模块设计方案，能够全自动地实现变电站运行设备的实时温度监测与实时温度告警功能。

  变电站温度监测系统结构如图 1 所示，根据系统中各功能模块的作用，将总系统划分为无线测温模块和在线）无线测温模块

  无线测温模块包含测温网络的结构设计、数据采集与存储的实现。测温网络的无线网络基于ZigBee 通讯协议，通过RS485总线将数据传输至控制室主机。数据存储与采集部分说明了设备温度信息存储模型的设计。

  在线监测模块基于 B/S（Browser/Server）网络结构进行设计[7]，能够有效简化在线监测客户端的接入。在线监测功能通过基于 SVG 的实时监测图实现。

  无线传输协议有很不同的种类。在各类应用中，无线传输协议以蓝牙与 ZigBee 协议为典型代表，表 1 给出了蓝牙与 ZigBee 协议之间的比较。

  在变电站中，测温传感器的安装数量是不容忽视的问题。本系统虽仅涉及母联支路与 1 条主变支路，但仍需安装 44 个测温传感器，如果监视全部2条主变支路、2 条负载支路与母联支路，则至少要安设 100 个测温传感器，如果再考虑支路末端的分段与其他辅助电气设备，测温传感器的数量将逐步提升。从这个方面出发，使用 ZigBee 协议能够大大降低测温模块的系统成本。

  无线通信具有信号随距离衰减的特性，当进行长距离通信时，需要设立无线中继装置，保证无线信号的有效覆盖。在较大规模的变电站中，被监测设备分布较广，如要保证所有设备的正常监测，将需要大量的无线中继装置来保证无线信号的有效覆盖，无形中增加了系统成本。当出现穿墙的无线传输情形时，将需要更加多的无线中继节点。为此考虑加入有线网络来解决这一问题，在图 1 中，即在变电站测温区域与控制室主机之间使用 RS485 总线。

  当无线网络中的路由节点出现故障时，路由节点的子节点，如终端的温度传感器节点，虽然能战场采集数据，但是无法将数据传递给网络中的数据集中器。此时能借助 ZigBee 的自组性，将这些子节点连接到附近其他正常工作的路由节点，通过新的路由节点将测量到的设备温度数据传输到网络协调器中，保证温度数据的连贯性。

  对于同一个电气设备，有几率存在多个温度监测点，在进行传感器 ID 与设备 ID 关联时，采用了面向对象的方式来进行关联，把被监测设备作为一个对象来看待。以隔离开关为例，由于隔离开关具有两个动触点，因此安装有 2 个温度传感器分别进行监测，但这两个传感器对应同一个设备，如果进行一一对应，那么在数据转储的时候会出现数据覆盖与丢失，而一对多的结构却违背数据库的关联原则。因此按照传感器的安装位点，将被监测设备做拆分，分解成多个设备对象，作为程序处理与数据存储的实体，并根据设备有没有 ABC 三相来进行不同设备类型的划分。

  图2为 220 kV 副母刀闸的模型结构，该刀闸母线侧与开关侧的两个动触点附近分别装有无线温度传感器。可以先将该设备分解为“220 kV 副母刀闸母线 kV 副母刀闸开关侧”两个设备对象。再将每个设备对象对应的三相传感器，设定为设备实体属性。通过以上两层结构，实现同一设备与多个温度传感器的对应，并实现设备模型的通用化。

  客户端的简化与接入：客户端计算机只需通过浏览器即可访问监测系统，无需安装客户端系统。因此任何接入服务器网络的电脑都能访问监测平台，避免当指定客户端出现不可抗力的故障时，不可以进行在线监测的问题。同时，监测平台中使用的用户管理系统，避免了非授权人员对系统的访问，并允许按权限访问系统功能。多服务器部署与网络接入：在线监测平台能够同时部署在两台或多台服务器上，供不同的用户进行访问。其中不同的服务器还可以接入不同的网络，能够让多个独立网络用户的访问同一资源。

  实时监测功能基于 SVG （ Scalable Vector Graphics）图形格式的图片来设计。SVG 即可缩放矢量图形，是基于可扩展标记语言（XML），具有强动态交互性的图形格式[8-9]，并且是 IEC61970 中图形交换的标准。在线监测平台的实时监测图是一张基于变电站一次接线图绘制的 SVG 图片。

  实时监测图的温度多个方面数据显示需要后台数据服务的支持，图 3 给出了实时监测图的通信结构。

  SVG 所需数据信息通过 XML 配置文件进行描述，与监测平台和数据库模型无关，便于系统的移植与扩展。移植时，SVG 图可以由变电站一次接线图得到，因此只需要修改上述排序配置文件，就可以实现系统的移植，使系统具备比较好的通用性。

  使用平均值显示时，当某一相温度过高，如 A相，而另外两相温度正常时，由于加权平均的效果，会让显示的平均温度处在温度告警的区间之外，但实际上 A 相温度可能达到了告警温度，而监测系统却不能正确给出告警。使用较大值时，能够让变电站监测人员准确了解设备的预警和告警信息，但是这种显示方式无法体现各个相序的温度数据，再借助其他方式来进行查询。同时，当有两相或三相温度同时出现异常时，监测画面只能显示故障严重的一相，故障信息出现严重缺失。上述方式都大幅度的降低了实时监测图的功能效果。

  在安装传感器时，应该以少准确的原则确定安装点和安装数量。因此传感器的安装数量与测量的准确性决定了监测系统的效率与可靠性。变电站中隔离开关的触点，电容器与避雷器的接入点都是容易发热发生故障的地方；主变与母线长期负载运行，其套管与接触点易老化发热，而这些设备都是变电站的关键设备，都有必要进行温度监测。

  青香 220 kV 无人值守变电站中，2 号主变处于变电站室内，与其他室外设备相距较远且环境隔离明显，因此根据 2 号主变的环境特点，划分出“2号主变室内区域”监测相关区域内的室内设备。而室外设备，诸如避雷器、隔离开关等需监测设备在地理上分布集中，因此根据集中型功能性区域划分的方式，划分为“220 kV 母联支路区域”与“2 号

  图中显示的数据均为对应设备的实时温度值，大部分数据均为正常水平，温度数据均为绿色。其中“35 kV 套管侧温度”明显高于别的设备的温度与环境和温度，达到了 43.4 ℃左右，满足了温度预警的条件，因此温度数据变成了紫色，区别正常工作时的颜色效果。如果温度继续升高，温度数据将变成红色，并进行温度告警。

  2 号主变当前处于工作状态，并向 35 kV 的 III段与 IV 段负载进行供电，所有负载电流全部经过 2号主变，因此在 2 号主变的低压侧出现了较大的负载电流，根据 Q=I2R，因此低压侧的套管部分发热量较大，使设备温度相比来说较高，因此产生了上述的温度预警。此温度预警能够有效提示变电站的值班人员来密切监视该设备的运作情况，避免事故的发生。

  Acrel-2000T无线测温监控系统主要特征是开放式系统结构，硬件兼容性强，软件移植性好，应用功能丰富。该系统具有强大的解决能力，快速的事件响应，友好的人机界面，方便的扩充手段。其软件系统的设计按照软件工程的设计规范,模块划分合理，接口简捷明了，最重要的包含主控模块、人机界面、图形组态、数据库管理系统、通信管理等几大模块。

  Acrel-2000T无线测温监控软件人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示各测温节点的温度数据及有关故障、告警等信息

  无线种，通过无线射频方式接收温度数据。收发器根据不同的传感器型号进行匹配，同时传感器的传输距离决定接收装置能否多柜接收。