淺談無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：高壓開關(guān)柜設(shè)備屬于電力系統(tǒng)中的重要輸電設(shè)備，應(yīng)保證其運(yùn)行的性能以提升電力系統(tǒng)效率，需要對高壓開關(guān)柜故障進(jìn)行全面診斷，避免故障問題帶來不良影響。將無線測溫技術(shù)應(yīng)用于高壓開關(guān)柜，可以實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，有助于相關(guān)工作人員根據(jù)高壓開關(guān)柜的溫度變化采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，避免意外情況的發(fā)生，有效促進(jìn)了高壓開關(guān)柜的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：無線測溫技術(shù)；高壓開關(guān)柜

0引言

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，高壓開關(guān)柜是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的內(nèi)容，其運(yùn)行質(zhì)量會對整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成直接的影響，但在實(shí)際運(yùn)行中，受到諸多因素的影響，高壓開關(guān)柜非常容易出現(xiàn)發(fā)熱故障，從而對其正常運(yùn)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(shù)對高壓開關(guān)柜進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，使故障隱患能夠及時(shí)的排除，這對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義，所以，有必要針對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究。

1無線測溫技術(shù)的原理及特點(diǎn)

1.1基本原理

對于無線測溫技術(shù)而言，其主要原理就是結(jié)合各種溫度傳感元件來進(jìn)行測溫的，而涉及到的溫度傳感元件包括：半導(dǎo)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(shù)特點(diǎn)

第一，安全性，可以通過點(diǎn)位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，具有較高的安全性；第二，準(zhǔn)確性，在無線傳感器系統(tǒng)當(dāng)中往往會應(yīng)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(shè)置在發(fā)熱點(diǎn)附近能夠?qū)y溫部位的溫度變化情況快速、準(zhǔn)確測量出來，從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測溫?cái)?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(jìn)行靈活的組網(wǎng)，既可以使用有線網(wǎng)絡(luò)，也可以使用無線網(wǎng)絡(luò)，而且能夠滿足多點(diǎn)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(jìn)行無線測溫平臺的設(shè)計(jì)，通過這種設(shè)計(jì)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(luò)的連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，確保了系統(tǒng)的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術(shù)的應(yīng)用較為重視低功耗理念的應(yīng)用，所以在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行測溫時(shí)，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(guān)柜上應(yīng)用無線測溫技術(shù)的必要性

2.1有效降低事故發(fā)生率

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

2.2及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患故障

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

3高壓開關(guān)柜中的無線測溫技術(shù)

3.1整體設(shè)計(jì)

1. 對溫度傳感器進(jìn)行優(yōu)選。由于無線測溫技術(shù)涉及到各種溫度傳感器，而針對這些傳感器進(jìn)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(yīng)用何種溫度傳感器，需要結(jié)合高壓開關(guān)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(kuò)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(guān)柜的平穩(wěn)運(yùn)行提供支持。第二，合理選擇高低壓側(cè)的信號傳輸方式。對于高壓開關(guān)柜中的無線測溫系統(tǒng)而言，無線信號傳輸方式是一項(xiàng)需要重點(diǎn)考慮的設(shè)計(jì)內(nèi)容，要對其進(jìn)行合理的選擇，而常用的無線信號傳輸方式包括Zigbee技術(shù)、IEEE802.11技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)以及紅外技術(shù)等等，在選擇過程中，需要對各項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、功耗以及抗干擾能力進(jìn)行綜合的考慮。第三，要對高壓側(cè)供電方式進(jìn)行科學(xué)的選擇。通常情況下，高壓側(cè)電路的供電電源需要具備較為穩(wěn)定輸出、較強(qiáng)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?qū)Ω邏簜?cè)供電需求加以滿足，在結(jié)構(gòu)安全性、應(yīng)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(shè)計(jì)

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(fù)責(zé)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(shí)時(shí)顯示該數(shù)據(jù)的真實(shí)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(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，其主要包括電源設(shè)備、通信設(shè)備和傳感器設(shè)備。

3.2.4傳感器設(shè)備

傳感器設(shè)備主要負(fù)責(zé)溫度節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換，通信設(shè)備的主要作用是處理和傳輸數(shù)據(jù)。

3.2.5協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器與終端相比，雖然沒有測溫功能，但是它添加了相關(guān)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(shí)也為了保障高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行，一般情況下會選擇將傳感器設(shè)備進(jìn)行牢固捆扎后，再安裝在高壓開關(guān)柜刀閘的A相、B相或者C相的相關(guān)位置。

3.3軟件設(shè)計(jì)

軟件在無線測溫技術(shù)的應(yīng)用過程中起著重要的作用，主要包括預(yù)警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示與系統(tǒng)配置錄入等功能，是相關(guān)工作人員進(jìn)行應(yīng)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(diǎn)的溫度進(jìn)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(shù)進(jìn)行測溫時(shí)，監(jiān)控中心裝設(shè)有監(jiān)測工作站，利用CAN總線，已經(jīng)安裝軟件的計(jì)算機(jī)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(shí)時(shí)數(shù)值與對應(yīng)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(jìn)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(yīng)的警報(bào)，并在LCD屏顯示；這種警報(bào)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(guān)工作人員采取合理的應(yīng)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(yīng)的溫度值，并傳送到監(jiān)控中心。

3.4相關(guān)測試

通過建立無線測溫系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用，應(yīng)用該系統(tǒng)對3臺高壓開關(guān)柜進(jìn)行測試，每臺高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)有2個(gè)溫度測點(diǎn)，設(shè)定溫度限制值為40℃。由溫度監(jiān)測界面可以看出，一旦測點(diǎn)溫度超出異常值，就會在顯示屏中發(fā)出預(yù)警信息，并通知相關(guān)工作人員，從而及時(shí)遏制狀況的進(jìn)一步擴(kuò)散，且該系統(tǒng)簡單易懂，方便相關(guān)工作人員便捷地監(jiān)控實(shí)時(shí)溫度。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)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(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)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(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

1. 溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

1. 運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

1. 實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(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(shí)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、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(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

5結(jié)束語

綜上所述，針對高壓開關(guān)柜的無線測溫技術(shù)加強(qiáng)研究與應(yīng)用，能夠使高壓開關(guān)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(yùn)行具有至關(guān)重要的作用，因此，相關(guān)領(lǐng)域一定要對無線測溫技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并結(jié)合實(shí)際情況，在高壓開關(guān)柜當(dāng)中進(jìn)行合理的應(yīng)用，使其能夠在電網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)揮更大的作用。

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[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(yùn)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(hù)的研發(fā)與應(yīng)用。