任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：高壓開關柜設備屬于電力系統(tǒng)中的重要輸電設備，應保證其運行的性能以提升電力系統(tǒng)效率，需要對高壓開關柜故障進行全面診斷，避免故障問題帶來不良影響。將無線測溫技術應用于高壓開關柜，可以實現(xiàn)對其進行實時的動態(tài)監(jiān)測，有助于相關工作人員根據(jù)高壓開關柜的溫度變化采取相應的應對措施，避免意外情況的發(fā)生，有效促進了高壓開關柜的正常運行。

關鍵詞：無線測溫技術；高壓開關柜

0引言

在電力系統(tǒng)當中，高壓開關柜是一項非常關鍵的內容，其運行質量會對整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行造成直接的影響，但在實際運行中，受到諸多因素的影響，高壓開關柜非常容易出現(xiàn)發(fā)熱故障，從而對其正常運行造成不利影響。而為了對這種情況加以改善，還需要利用無線測溫技術對高壓開關柜進行實時的監(jiān)測，使故障隱患能夠及時的排除，這對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行具有非常重要的意義，所以，有必要針對相關內容進行深入的研究。

1無線測溫技術的原理及特點

1.1基本原理

對于無線測溫技術而言，其主要原理就是結合各種溫度傳感元件來進行測溫的，而涉及到的溫度傳感元件包括：半導體傳感器、紅外測溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、無源無線溫度傳感器、聲表面溫度傳感器等等。

1.2技術特點

第一，安全性，可以通過點位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設備的安全運行，具有較高的安全性；第二，準確性，在無線傳感器系統(tǒng)當中往往會應用一些精度較高的數(shù)字傳感器，且這些傳感器大多以接觸式測溫為主，將傳感器設置在發(fā)熱點附近能夠將測溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來，從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準確的測溫數(shù)據(jù)；第三，靈活性，通常情況下，無線測溫元件的體積都比較小，因此，其安裝較為方便，能夠進行靈活的組網(wǎng)，既可以使用有線網(wǎng)絡，也可以使用無線網(wǎng)絡，而且能夠滿足多點安裝的需求，確保測量工作的全面性；第四，易用性，通常會采用模塊化的方式進行無線測溫平臺的設計，通過這種設計方式，能夠有效提升系統(tǒng)操作的便捷性和簡單性，且便于和網(wǎng)絡的連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制，確保了系統(tǒng)的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術的應用較為重視低功耗理念的應用，所以在應用該項技術進行測溫時，不僅不會造成太大的能源消耗問題，還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。

2在高壓開關柜上應用無線測溫技術的必要性

2.1有效降低事故發(fā)生率

從高壓開關柜的應用現(xiàn)狀來說，由于溫度過高且沒有及時發(fā)現(xiàn)而造成事故的狀況越來越多，利用無線測溫技術對其進行實時的監(jiān)控已經(jīng)勢在必行。該技術能夠幫助相關工作人員在問題發(fā)生初期就采取相應的措施，以此來避免事故范圍的進一步擴大，這對電力系統(tǒng)的整體安全運行有積極的意義。

2.2及時發(fā)現(xiàn)隱患故障

由于電力資源的應用規(guī)模與應用需求不斷增長，高壓開關柜多處于長時間運行狀態(tài)，這會加速其老化的速度。且隨著其相應功能的不斷損耗，事故發(fā)生概率會逐漸提升，應用無線測溫技術的報警系統(tǒng)，能夠及時地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的隱患與故障，有利于高壓開關柜的長時間運行。

3高壓開關柜中的無線測溫技術

3.1整體設計

1. 對溫度傳感器進行優(yōu)選。由于無線測溫技術涉及到各種溫度傳感器，而針對這些傳感器進行分析可以發(fā)現(xiàn)，它們都有著特定的溫度測量范圍，且適用的溫度環(huán)境也有所不同，但具體應用何種溫度傳感器，需要結合高壓開關柜的具體情況來考慮，要盡可能的選擇測溫電路簡單、測量精度高、占用口線少、擴展方便、便于使用以及成本投入低的溫度傳感器，從而為高壓開關柜的平穩(wěn)運行提供支持。第二，合理選擇高低壓側的信號傳輸方式。對于高壓開關柜中的無線測溫系統(tǒng)而言，無線信號傳輸方式是一項需要重點考慮的設計內容，要對其進行合理的選擇，而常用的無線信號傳輸方式包括Zigbee技術、IEEE802.11技術、藍牙技術以及紅外技術等等，在選擇過程中，需要對各項技術的標準、功耗以及抗干擾能力進行綜合的考慮。第三，要對高壓側供電方式進行科學的選擇。通常情況下，高壓側電路的供電電源需要具備較為穩(wěn)定輸出、較強的抗干擾能力。而目前較為常用的幾種供電方式包括CT互感器電源、電池供電、激光供電以及太陽能供電等等，其中，CT互感器電源不僅能夠對高壓側供電需求加以滿足，在結構安全性、應用成熟度以及環(huán)境適用性方面也具有較大的優(yōu)勢。

3.2硬件設計

3.2.1微控制器

微控制器作為無線測溫系統(tǒng)的控制單元，它主要負責讀取溫度數(shù)據(jù)。

3.2.2溫度顯示儀

溫度顯示儀的主要作用是接收溫度傳感器傳輸過來的溫度數(shù)據(jù)，并且在LCD屏幕上實時顯示該數(shù)據(jù)的真實數(shù)值，再將溫度數(shù)據(jù)的數(shù)值與地址傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

3.2.3溫度采集器

溫度采集器是硬件設計的主要內容，其主要包括電源設備、通信設備和傳感器設備。

3.2.4傳感器設備

傳感器設備主要負責溫度節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)采集與轉換，通信設備的主要作用是處理和傳輸數(shù)據(jù)。

3.2.5協(xié)調器

協(xié)調器與終端相比，雖然沒有測溫功能，但是它添加了相關接口芯片。

3.2.6綜合管理

為了方便對無線測溫系統(tǒng)硬件的后續(xù)管理，同時也為了保障高壓開關柜的安全運行，一般情況下會選擇將傳感器設備進行牢固捆扎后，再安裝在高壓開關柜刀閘的A相、B相或者C相的相關位置。

3.3軟件設計

軟件在無線測溫技術的應用過程中起著重要的作用，主要包括預警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示與系統(tǒng)配置錄入等功能，是相關工作人員進行應用管理的窗口。無線測溫軟件系統(tǒng)在初始化后，可以直接對各溫度點的溫度進行信息采集，然后再傳輸溫度數(shù)據(jù)與傳感器編號。在利用無線測溫技術進行測溫時，監(jiān)控中心裝設有監(jiān)測工作站，利用CAN總線，已經(jīng)安裝軟件的計算機可與溫度顯示儀直接相連。溫度顯示儀在接收到溫度數(shù)據(jù)后，會顯示出溫度數(shù)據(jù)的實時數(shù)值與對應的傳感器編號，然后數(shù)據(jù)處理器會將得到的溫度數(shù)據(jù)值與正常的溫度值進行比較，如果采集到的溫度數(shù)據(jù)值或者溫度變化率超過正常溫度值與正常范圍，就會被系統(tǒng)判斷為超溫，發(fā)出相應的警報，并在LCD屏顯示；這種警報信號會通過通信單元傳輸?shù)街骺卣镜谋O(jiān)控中心，提醒相關工作人員采取合理的應對策略，如果無線測溫軟件系統(tǒng)判斷溫度未超過限值，同樣會在LCD屏中顯示出相應的溫度值，并傳送到監(jiān)控中心。

3.4相關測試

通過建立無線測溫系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)無線測溫技術在高壓開關柜中的應用，應用該系統(tǒng)對3臺高壓開關柜進行測試，每臺高壓開關柜內設有2個溫度測點，設定溫度限制值為40℃。由溫度監(jiān)測界面可以看出，一旦測點溫度超出異常值，就會在顯示屏中發(fā)出預警信息，并通知相關工作人員，從而及時遏制狀況的進一步擴散，且該系統(tǒng)簡單易懂，方便相關工作人員便捷地監(jiān)控實時溫度。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結構

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實時告警：系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

1. 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

4.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5結束語

綜上所述，針對高壓開關柜的無線測溫技術加強研究與應用，能夠使高壓開關柜中的發(fā)熱問題得到有效的解決，這對于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行具有至關重要的作用，因此，相關領域一定要對無線測溫技術進行深入的研究，并結合實際情況，在高壓開關柜當中進行合理的應用，使其能夠在電網(wǎng)運行過程中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

作者簡介：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電力監(jiān)控與保護的研發(fā)與應用。