淺談10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)

摘要：在電力系統(tǒng)當(dāng)中，10kV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(huì)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，10kV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治理，還需要利用無線測溫技術(shù)對10kV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。

關(guān)鍵詞：10kV；高壓開關(guān)柜；無線測溫技術(shù)；

1無線測溫的原理

無線測溫的原理根據(jù)溫度傳感元件的不同可以分為熱敏電阻溫度傳感器、紅外測溫傳感器、半導(dǎo)體傳感器、聲表面溫度傳感器以及無源無線溫度傳感器，下面筆者將做進(jìn)一步的分析。

1.1熱敏電阻溫度傳感器

熱敏傳感器的原理就是阻值會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生改變，通過阻值的大小來反映出溫度的高低。熱敏傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度比較高；缺點(diǎn)是熱敏電阻值和溫度的線性關(guān)系比較差，元件容易老化，使用的壽命相對比較短，隨著使用壽命的縮短，度和穩(wěn)定性會(huì)慢慢變差。

1.2紅外測溫傳感器

紅外測溫傳感器主要利用黑體輻射的定律，黑體輻射的定律:任何物體只要是高于零度，就都會(huì)發(fā)出紅外線。紅外線測溫傳感器的特點(diǎn)是采用的非接觸式測量，測量和被測量的物體之間不需要任何遮擋物，也不需要做絕緣處理；缺點(diǎn)是在測溫的過程中容易受到溫度、濕度、輻射等因素的影響。

1.3半導(dǎo)體傳感器

半導(dǎo)體傳感器主要是將PN作為測溫的元件，原理是PN會(huì)隨著溫度的變化而變化，加強(qiáng)恒定電流，通過運(yùn)行中輸出電流的大小來反映出柜內(nèi)的溫度。半導(dǎo)體傳感器的度相對比較高，但是靈敏度相對熱敏電阻要低一些，半導(dǎo)體傳感器反映的時(shí)間要比熱敏電阻更長一些。半導(dǎo)體電阻的優(yōu)點(diǎn)是不易老化、使用的壽命相比較長，具有很高的可靠性。

1.4聲表面溫度傳感器

聲表面?zhèn)鞲衅鞔蟮奶攸c(diǎn)就是測溫的方式為無源測量方式，通過無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行開關(guān)柜內(nèi)的溫度測量。聲表面?zhèn)鞲衅鞯膬?yōu)點(diǎn)是體積比較小，不需要電源就可以工作，缺點(diǎn)是由于無線信號的傳輸距離比較短，并且在傳輸?shù)墓こ讨胁辉试S有任何的阻礙物，被測溫部位如果發(fā)生位移或者是震動(dòng)的情況機(jī)會(huì)導(dǎo)致聲表面波的相位發(fā)生變化，影響測溫的準(zhǔn)確性。

1.5無源無線溫度傳感器

無源無線溫度傳感器使用能收集方法取得能以供傳感器使用，拋棄了電池及傳統(tǒng)CT取電。該傳感器使用等電位方法使高壓電力系統(tǒng)更加安全可靠；能收集(EH)技術(shù)具有可循環(huán)、、低能耗的優(yōu)點(diǎn)，它建立在微電子技術(shù)與微功耗技術(shù)的基礎(chǔ)上，是以后無線測溫系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

2無線測溫技術(shù)的特點(diǎn)

2.1安全性

其可以通過點(diǎn)位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會(huì)影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，具有較高的安全性。

2.2準(zhǔn)確性

在無線傳感器系統(tǒng)當(dāng)中往往會(huì)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)。

2.3 方便性

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，確保測量工作的性。

2.4易用性

通常會(huì)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。

2.5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(huì)造成太大的能源消耗問題，還會(huì)使測溫元件的使用壽命得到的延長。

3 10kV高壓開關(guān)柜中的無線測溫系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)硬件

其主要包括溫度顯示儀、溫度傳感器與微以及通信單元等。其中，溫度傳感器選采用單總線接口方式，只需一條接線便可以實(shí)現(xiàn)溫度傳感器和微處理器之間雙向通信。將單片機(jī)微作為10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的控制單元，用于對測得的各項(xiàng)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確讀取。在運(yùn)用該系統(tǒng)對10kV高壓開關(guān)柜進(jìn)行測溫時(shí)，作為數(shù)據(jù)接收裝置的溫度顯示儀在順利接收到經(jīng)由溫度傳感器傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)后，將會(huì)直接在LCD屏幕中顯示出實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并利用RS485總線或是LAN傳輸?shù)姆绞较虮O(jiān)控主機(jī)傳輸相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)與地址。一般情況下，為了便于后續(xù)的設(shè)備運(yùn)維管理，同時(shí)為保障設(shè)備運(yùn)行安全，需要將無線溫度傳感器牢固捆扎安裝在開關(guān)柜刀閘的A相與B、C相的上下靜觸頭位置處。

3.2系統(tǒng)軟件

10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的溫度采集器在正式運(yùn)行中，經(jīng)過初始化后將主動(dòng)進(jìn)行10kV高壓開關(guān)柜各項(xiàng)測溫點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)采集，隨后發(fā)送傳感器編號與具體溫度數(shù)據(jù)。在10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)中，主控室內(nèi)安裝有監(jiān)測工作站，利用RS485網(wǎng)線，安裝著系統(tǒng)全部監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)可直接連接無線溫度顯示儀。當(dāng)無線溫度顯示儀完成溫度數(shù)據(jù)的接收之后，將會(huì)直接顯示傳感器編號與溫度數(shù)據(jù)，此時(shí)10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理裝置，會(huì)將其采集得到的溫度數(shù)據(jù)與規(guī)定溫度值進(jìn)行比較。如果系統(tǒng)判斷存在超溫情況，將立即發(fā)出告警信號，并在LCD屏中直接予以顯示，系統(tǒng)發(fā)出的告警信號將經(jīng)由數(shù)據(jù)通信傳輸單元傳輸至監(jiān)控，由此提醒相關(guān)工作人員注意。如果系統(tǒng)判斷未出現(xiàn)超溫情況，則系統(tǒng)同樣會(huì)先在LCD屏中直接顯示出監(jiān)測得到的10kV高壓開關(guān)柜溫度值，而后再將得到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控即可結(jié)束該程序。

3.3應(yīng)用效果

結(jié)合10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)實(shí)際使用情況可知，為證明使用10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)可以、的完成高壓開關(guān)柜溫度測量工作。工作人員在使用10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的同時(shí)，還選用具有較高性的紅外測溫儀，其溫度測量范圍在零下50℃到零上380℃之間。在將測溫范圍設(shè)定在25℃到80℃之間后，每隔5℃10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)與紅外測溫儀將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一次溫度數(shù)據(jù)的采集與記錄。在一共進(jìn)行12次測溫的情況下，10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)與紅外測溫儀之間的誤差均需嚴(yán)格控制在3℃以內(nèi)。例如在測溫中，無線測溫系統(tǒng)所獲得的10kV高壓開關(guān)柜溫度數(shù)據(jù)為23℃，而紅外測溫儀顯示的溫度數(shù)據(jù)為24℃。在第六次測溫中，系統(tǒng)與紅外測溫儀所檢測得到的開關(guān)柜溫度數(shù)據(jù)均為50℃，在1次測溫時(shí)，10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)所測得的開關(guān)柜溫度值為72℃，而紅外測溫儀顯示得到的溫度值為73℃。根據(jù)整體應(yīng)用效果來看，10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)完成開關(guān)柜的溫度數(shù)值采集工作，并時(shí)間將采集得到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至微處理器中，與此同時(shí)液晶顯示屏中也將同步顯示具體溫度數(shù)值。當(dāng)系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)所測實(shí)際溫度值超出規(guī)定溫度值時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出告警信息提示工作人員注意。

4 安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

4.1概述

電氣接點(diǎn)在線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485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、可靠性和性都得到了大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件告警、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)快速告警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

4.2應(yīng)用場所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5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：

5.1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)。

5.2溫度曲線：

查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。

5.3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)。

5.4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)音頻告警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出音頻告警，告警方式有彈窗、音頻告警等，還可以/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

5.5歷史事件查詢：

能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和告警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

6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)算智能通訊管理機(jī)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。

7結(jié)束語

總而言之，相關(guān)的工作人員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10kV高壓開關(guān)柜當(dāng)中對其進(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，從而的我國電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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作者介紹：

虞佳豪，男   現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)?/span>電能計(jì)量管理與保護(hù)。