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變電站無線測溫技術的應用分析與研究

文檔作者：龐偉生，李小暉，樊曉蘋，楊俊俊，孫永發文檔來源：海北供電公司		更新日期： 2026年05月19日	點擊數：
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·36· | 工程技術與應用 | Engineering Technology and Application 2016 年 12 月
變電站無線測溫技術的應用分析與研究
龐偉生，李小暉，樊曉蘋，楊俊俊，孫永發
（海北供電公司，青海 海北 812200）
摘 要：伴隨城市建設對電力需求的日益增大，變電站中某些設備局部經常要處于長期高負荷運行狀態。它所導致的溫
度偏高很容易引發火災或爆炸等惡性事故，造成極為不利的經濟損失及社會影響。因此有必要對變電站設備進行溫度實
時監控。文章所提出的是融合了無線傳感器網絡與信息網絡通信處理技術的WSN 技術，它功耗成本低、分布式廣、易
于鋪設、魯棒性強且監測定點精度較高，已經被現代區域變電站所廣泛采用。文中探討它的網絡結構以及它在變電站設
備無線測溫方面的具體應用。
關鍵詞：WSN 無線傳感器網絡；無線測溫技術；變電站；結構
中圖分類號：O551.2 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2016）12-0036-02
傳統變電站設備測溫技術偏向于人工紅外溫度測試，
它主要針對設備的接頭實施逐點測溫，其弊端就在于人工
勞動工作量較大且對人體具有直接輻射傷害，技術方面也
存在錯報、漏報現象。WSN（Wireless Sensor Network，
無線測溫網絡）這種新興溫度實時監控手段的出現就解
決了上述問題，而且它簡約的設備構造也減少了對變電
站的占用空間，安裝維護相對更加方便。如果將變電站
全部無線測溫節點組合形成一套無線傳感器網絡，就能
充分彰顯它之于現代化智能監測技術的優越性。
1 WSN 的特點及結構分析
1.1 WSN 的基本特點分析
WSN 屬于較為特殊的無線移動網絡，它在結構方面
近似于無線自組網，是沒有固定基礎結構的網絡類型。
但相比于傳統網絡，它還具有許多突出特點。
（1）它的結構簡單且資源有限，基本上它對節點的
定位相對廉價，所以它的存儲、通信及計算能力相對有限。
通常情況下，WSN 都由計算、通信、傳感器電源這4 大
模塊共同構成，由于傳感器節點一般都會采用電池供電，
且在長期設備運行過程中很難更換電池，所以當電量耗盡
后該節點就會失去功能效用。基于此問題就形成了WSN
必須最小化網絡能耗、最大化網絡壽命的基本特征。
（2）它擁有分布密集且無中心的大量節點，有時針
對某一區域的監測任務執行可能會投入數萬個傳感器節
點。這些節點相互之間都具有較高的通信銜接度。由于融
合了獨立的路由功能與信息采集功能，因此它們提高了
系統的抗毀性與容錯性，任意節點都能隨時離開WSN，
如此一來即使有部分節點失去效能也依然不會對整個設
備正產運作產生影響。
（3）它擁有較強的動態拓撲性能。因為WSN 本身
是動態網絡，所以它的網絡拓撲結構及功能是會隨時發生
改變的。在這其中，網絡節點可能因為故障或電池耗盡而
停止工作退出網絡運行機制，也有可能被重新添加進來，
如此往復形成WSN 網絡節點循環，促成動態體系。節點
在WSN 中的分布是按照分層協議及分布式算法協調形成
的，也就是說當設備開始運行以后所有節點就會快速、自
動組成獨立網絡，隨時對網絡結構的拓撲變化做出回應，
以確保WSN 的活性。
（4）WSN 是以數據管理為核心的，特別對技術觀察
人員而言，所最關心的點就是傳感器節點所能感知到的
具體數據參數。舉例來說，在變電站節點測溫系統應用中，
技術觀察人員所希望了解的問題就包括“穿墻套管的實
際溫度”、“母線橋變壓器的溫度是否超標”等。如果
以數據管理為核心，WSN 在設計方面就能夠更加人性化、
智能化，真正將網絡技術與數據庫技術聯系起來，形成高
性能數據中心網絡系統，確保數據處理和傳輸更加方便，
也同時讓WSN 在運作過程中更加透明化[1]。
1.2 WSN 的網絡結構分析
（1）節點結構分析。WSN 還是以網絡為主，它的大
量傳感器節點被密集布置于所監測的對象環境中，所以
WSN 沒有專門路由器節點。它的每一個節點既是路由器
節點，也是終端傳感節點。而且這些節點也能自動組成網
絡，啟動多跳路由機制展開通信功能。所以從這方面來看，
這種節點結構在硬件能耗方面相當低，且具有無線傳輸
模式，而且它也支持多跳路由協議。
從WSN 傳感節點來講，它主要包括了傳感器、處理
器、無線收發器以及能量供應4 部分模塊。其中傳感器
模塊主要負責變電站監測區的數據采集及轉換，它可以
將所測量到的物理量轉化為諸如電感、電阻、電容這樣
的電子參數數據，實現電子特性變化目標。然后將這些
數據參數轉化為電信號，再經處理轉化為數字信號；處
理器模塊主要以WSN 節點作為計算核心，負責實現包括
節點設備控制、路由協議、同步定位、任務及功耗管理
在內的一切設備維護任務；無線通信模塊則實現了節點
之間的無線通信聯系，主要負責收發數據等工作。無線
通信由于設計高技術含量工作內容，所以它的能耗最高，
這就需要能量供應模塊能夠盡可能采用太陽能電池板，
增加續航能力，而不是化學電池。因為這樣也可以延長
WSN 技術設備的使用壽命。
（2）通信結構分析。WSN 的通信結構也是一傳感
器節點展開，不過這些節點被隨機布置于被檢測區域內，
通信功能所要實現的就是在區域內收集數據，實現各個
節點之間的相互網絡連接。傳感器同時也擁有強大的自
組織功能，可以以多跳中繼方式來實現對匯聚節點的信
息采集及傳送。最后WSN 會將節點匯聚將所收集數據全
部傳送到計算機上以供技術觀察人員判斷并作出下一步
設備運行決策。
在變電站中，傳感器節點主要基于認為設定位置進行
安放，這樣就能精確實時監測到變電站設備的溫度變化。
它所采用的并不是隨機布置節點，它的所有節點都會安
裝在WSN 所要監測的對象設備上，例如電容器、變壓器、
穿墻套管等等，這樣就加快也精確了信息的收集與轉發
效率[2]。
2 WSN 在變電站無線測溫技術中的應用
WSN 在變電站中的無線測溫技術應用主要有如下步
驟。首先要在站內部署構建測溫裝置網絡體系，實現體
系基于數據采集及網絡節點覆蓋的基本功能，以便于清
晰測溫對象信息。然后將信息傳送到中控室從而進行最
終處理分析和管理。
一般來說，WSN 所采用的都是ISM 頻段（Industrial
Scientfic Mediacal Band）。它不需要申請頻點，而是通
過系統中的256 個或更多溫度傳感器、單體數據接收器
和一臺計算機來實現溫度節點控制，將溫度（下轉第50 頁）
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2016.08.016
·50· | 工程技術與應用 | Engineering Technology and Application 2016 年 12 月
圖7 優化后主框節點
采光頂最高點。相對于漏水點檢查，漏氣點檢測就要困
難得多。尤其是在冬天，建筑物室內入口處還比較好辨別，
但到了室外不太明顯了。與其在施工完成后，通過重復
仔細檢查，甚至通過現場拆卸采光頂表面材料，才能確
定室內漏氣點，不如一開始就從相關節點構造的設計圖
紙著手，有針對性地研究，重點關注可能存在的漏氣部位，
最終對相關區域重點設防。
5 結束語
玻璃采光頂結構，作為近些年商業結構中被大量采
用的新型結構，在設計、選材、施工等方面，任一環節
的失誤都有可能導致最終完成效果的失敗，進而造成“堵
不嚴，疏不暢”的不利局面。文章通過現場施工中的實際
成功案例，從設計優化角度考慮，建議從更改開啟窗排布、
整體抬高開啟窗、構筑順坡明渠排水溝等方面進行采光
頂防水。在完善節點構造的同時，在實際施工過程中，
還應重視每道施工環節的施工完成質量，以保證最終完
成效果。
參考文獻：
[1] 李寶成. 玻璃采光頂防水[J]. 中國建筑防水,2010.
[2] 山西省建設廳. 屋面工程技術規范[S].GB50345—2004.
[3] 沈春林. 建筑防水工程師手冊[M]. 北京: 化學工業出版社,2002.
[4] 王曉宇. 現代建筑玻璃采光頂的防漏水[J]. 現代企業教育,
2006,(24):158-159.
Waterproofing of Glass Lighting Roof
Abstract：According to the classification and characteristics of glass lighting roof, This article analyzes the
leaking source and consequential risks , and details the important measures of skylight waterproofing. At the
same time, through the actual success stories of on-site construction, with the viewpoint of design optimization,
this article proposed that we can achieve the purpose of lighting roof waterproofing by changing from the open
window arrangement, raising the overall open window, building open channel drains downslope ,and so on.
Keywords：Glass lighting roof;Leakage;Waterproof joints;Case analysis
Lv Xu
(China Construction Second Engineering Bureau Co., Ltd.,Shanghai 200000)
（上接第36 頁）傳感器與數據接收器通過無線鏈路相連接，
促成無線監測體系。WSN 在變電站的無線測溫工作主要
以上層協議為核心支持，它確保通信網絡中每個時段都
只有一個站點處于數據發送傳輸狀態，這樣就能避免相
互之間的數據信號干擾。這種站點輪換工作制度主要以
逐點掃描來進行數據采集、單元發送以及接收，基本實
現了對溫度數據的全天候監測處理，能夠實時把握變電
站設備溫度變化，做到有備無患。
以某變電站為例，它就采用了WSN 裝置來應用于設
備無線測溫功能。該變電站屬于35kV 小型變電站，站內
分別在變壓器、電容器、母線橋、穿墻套管等部位安裝
了45 個測溫接點來實現溫度監測。主站起到中控室功能，
且帶有裝備了數據接收器的中央主機，它的工作流程如
下：首先站變電站內設備的WSN 節點會在每10 分鐘啟
動實施一次測溫，然后開啟無線收發模塊，等待主機輪
詢信號以便于發送測溫數據。數據傳輸完畢后進入CPU
低功耗狀態。如果變電站中存在溫度接近閾值的亞健康
節點，則要縮短測溫間距，保證每1 分鐘啟動測溫一次，
同時縮短主站輪詢時間，并就此節點實施重點溫控監測[3]。
3 結束語
WSN 技術具有多適應性，且它的功耗更低、網絡容
量更大，數據傳輸安全且兼容性，非常適合于目前許多中
小型變電站使用。而無線傳感器網絡的興起也證明無線通
信技術在未來必將成為工業領域所不可或缺的核心技術。
參考文獻：
[1] 喬礦生. 無線測溫技術在變電站中的應用[J]. 河北煤炭,2013,
(1):56-58.
[2] 張秋來.WSN 與AGENT 在變電站無線測溫系統控制中的研究
[D]. 天津大學,2009.
[3] 呂鋼, 伍陸玖. 無線測溫技術在變電站電力電纜的應用[J]. 自
動化應用,2014,(5):103-105.
作者簡介：龐偉生（1975-），男，青海循化人，工程師，研究
方向：高電壓技術。

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