涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：目前，變電站普遍采用的全密封結(jié)構(gòu)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度無(wú)法監(jiān)測(cè)，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)很大的隱患。本文介紹了變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的構(gòu)成、主要特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際闡述了變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，并對(duì)變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵字：變電站、無(wú)線測(cè)溫

1引言

       電力系統(tǒng)從發(fā)電廠、變電站、高壓輸電線路到城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)，電接點(diǎn)溫度的變化是關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)十分重要的指標(biāo)，而溫度變化需要綜合考慮負(fù)荷、天氣等運(yùn)行條件，具有不可預(yù)知性，一直以來(lái)都是電力系統(tǒng)非常關(guān)注的問(wèn)題。

       隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，無(wú)人值班的變電站越來(lái)越多，變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜采用全密封結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)和母線連接等部位因老化或接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱，由于這些發(fā)熱部位的溫度無(wú)法監(jiān)測(cè)，設(shè)備的運(yùn)行條件越來(lái)越惡劣，發(fā)生高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)觸頭熔斷、刀閘燒毀等設(shè)備事故的概率大大增加?；陔姶挪▊鬏斝盘?hào)的變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓柜等高壓設(shè)備的運(yùn)行溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備隱患，對(duì)于提高設(shè)備管理水平、供電可靠性都具有重要的意義。

2變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的構(gòu)成

       變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)由無(wú)線測(cè)溫螺母、無(wú)線接收盒、信號(hào)路由器、后臺(tái)管理系統(tǒng)組成，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電廠/變電站的高壓開(kāi)關(guān)柜、母線接頭、室外刀閘開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等部件的溫度。

變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示;

圖1  變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)構(gòu)成圖

1）測(cè)溫螺母：安裝在需要測(cè)溫的載流部件上，內(nèi)置溫控開(kāi)關(guān)，在螺母溫度超過(guò)開(kāi)關(guān)溫（如：60攝氏度），螺母內(nèi)部電路接通，開(kāi)始采集螺母溫度，并且通過(guò)RF發(fā)射溫度信號(hào);

2）接收盒接收各螺母的RF射頻信號(hào)，并保存螺母溫度，等待主站查詢(xún)；

3）各個(gè)接收盒，通過(guò)RS485總線并接起來(lái)，經(jīng)過(guò)RS485轉(zhuǎn)Rs232直接接入主站pc：

4）主站不斷輪詢(xún)各接收盒，查詢(xún)溫度信息，接收盒將各螺母溫度信息發(fā)送上主站；

5）接收盒不保存歷史溫度信息，只保留當(dāng)前螺母溫度信息，即接收盒內(nèi)保存的是一個(gè)當(dāng)前各螺母的溫度影射表；

6）螺母的歷史溫度信息由主站保存：

7）接收盒不限定接收哪些螺母的信息，即實(shí)際接收到哪些螺母，就影射哪些螺母：

8）后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)、超溫報(bào)警、發(fā)信等功能。

3變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

       基于電磁波傳輸信號(hào)的變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，采用先進(jìn)成熟的傳感技術(shù)和*先進(jìn)的無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)行高壓隔離和信號(hào)傳輸，利用其固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)干擾性能，從根本上解決了電廠、變電站電接點(diǎn)溫度不易監(jiān)測(cè)的難題：通過(guò)變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，在線測(cè)量各設(shè)置點(diǎn)溫度后，以無(wú)線方式將數(shù)據(jù)上傳至本地溫度顯示儀，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警功能。還可與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在遠(yuǎn)端中心監(jiān)控室內(nèi)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行溫度，發(fā)現(xiàn)異常，遠(yuǎn)程報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。此系統(tǒng)主要有如下特占

1）測(cè)溫螺母在線取電/太陽(yáng)能取電。螺母采用在線取電/太陽(yáng)能取電，大大提高了終端的使用壽命，提高了變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的安全運(yùn)行年限，使用壽命可達(dá)8年以上。

2）設(shè)有溫度告警閥值，如采集到的溫度數(shù)據(jù)高于此告警閥值，則在后臺(tái)監(jiān)控界面上彈出報(bào)警信息，并以聲光方式提示工作人員采用必要措施，甚至直接以短信的方式通知相關(guān)人員。提高管理者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理效率，實(shí)現(xiàn)全信息化管理。

3）當(dāng)無(wú)線傳感器發(fā)送被監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度的同時(shí)，把其自身的編號(hào)()D號(hào)）也傳輸出來(lái)，計(jì)算機(jī)根據(jù)事先在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的傳感器編號(hào)與安裝地點(diǎn)關(guān)系，自動(dòng)確定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度回。

4）傳感器與測(cè)溫終端之間采用無(wú)線連接，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，系統(tǒng)的安全性好。

5）每天24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。傳感器每小時(shí)（可以事先設(shè)定）自動(dòng)發(fā)射一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集并記錄所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好。

6）無(wú)線通信選擇工作于433MHz、9巧MHz等 ISM工作頻率，對(duì)人體無(wú)傷害，對(duì)周?chē)O(shè)備無(wú)電磁干擾，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家無(wú)線管理規(guī)定。

7）系統(tǒng)具有趨勢(shì)分析功能。

8）對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行分析并可以長(zhǎng)時(shí)間保存記錄。對(duì)溫度變化呈現(xiàn)逐步升高的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在溫度沒(méi)有達(dá)到上限值之前，事先進(jìn)行預(yù)警，把隱患消除在萌芽狀態(tài)。

9）測(cè)溫螺母的體積為8mm*27mm @為直徑），非常小巧，可以非常方便的安裝在高壓柜，安裝時(shí)將此設(shè)備擰緊在接觸點(diǎn)的螺栓上即可，無(wú)需額外增加設(shè)備，改變?cè)性O(shè)備的結(jié)構(gòu)。

10）擴(kuò)容靈活，不受分組限制，每個(gè)無(wú)線接收盒可以接收90個(gè)螺母發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

4 變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

       110kV大洲變電站是高要電網(wǎng)的重要負(fù)荷站，為便于對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在大洲站加裝了無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)無(wú)法測(cè)溫、負(fù)荷較重的8面 10kV高壓柜實(shí)現(xiàn)在線測(cè)溫。

       通過(guò)在每面開(kāi)關(guān)柜的上隔離靜觸頭、下隔離靜觸頭、開(kāi)關(guān)連線及出線柜的出線電纜頭四個(gè)部位的 (A、B、c)相各裝設(shè)一個(gè)無(wú)線測(cè)溫傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)8面高壓柜的96個(gè)測(cè)試點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)無(wú)線監(jiān)測(cè)。此系統(tǒng)共安裝96個(gè)傳感器，設(shè)置超60度報(bào)警、超 80度發(fā)信息，報(bào)警信息直接通過(guò)手機(jī)短信發(fā)送至變電站負(fù)責(zé)人。

       系統(tǒng)于2010年6月巧日投運(yùn)，投運(yùn)一個(gè)月以來(lái)，總體運(yùn)行良好，共發(fā)出報(bào)警信息23條。系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了8個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜的各部分溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，變電站負(fù)責(zé)人還通過(guò)報(bào)警信息及時(shí)安排處理了 2起設(shè)備發(fā)熱缺陷，確保了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。圖 2、圖3是從系統(tǒng)調(diào)出的監(jiān)控信息。

從圖2可以很清晰的查到安裝的96個(gè)測(cè)溫螺母的情況，從而清楚地看到各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)際溫度，超過(guò)溫度報(bào)警值（設(shè)置為60度）的用紅色字體標(biāo)出，方便查詢(xún)?cè)O(shè)備的運(yùn)行溫度。

從圖3可以很清晰的看到5184 C相刀閘線路側(cè)在2010年7月14日至7月巧日的溫度曲線，從溫度趨勢(shì)可以對(duì)某個(gè)特定的部件進(jìn)行有效的溫度變化趨勢(shì)分析。

圖2系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)

圖3 5184C相刀閘線路側(cè)的溫度曲線

5 安科瑞ARTM系列電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫產(chǎn)品選型

       安科瑞電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫方案由無(wú)線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測(cè)溫終端或無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)（如圖4結(jié)構(gòu)圖）。這樣，運(yùn)行值班人員可以隨時(shí)查閱柜內(nèi)各個(gè)接點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，隨時(shí)掌握各接點(diǎn)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，大大提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

圖4 結(jié)構(gòu)圖 

5.1安科瑞無(wú)線溫度傳感器

       無(wú)線溫度傳感器共有5種，分別對(duì)應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對(duì)不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。 

5.2安科瑞無(wú)線收發(fā)器

       無(wú)線測(cè)溫收發(fā)器共有3種，通過(guò)無(wú)線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號(hào)進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。 

5.3安科瑞顯示終端

       顯示裝置通過(guò)RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開(kāi)孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過(guò)RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺(tái)系統(tǒng)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

6應(yīng)用展望

       從工程應(yīng)用的實(shí)例來(lái)看，變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)在線測(cè)量溫度的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)抗干擾性能力也通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)的考驗(yàn)。應(yīng)用這套系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌握變電站高壓設(shè)備特別是高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平，分析設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)提高設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，減少停電事故有著積極的意義。在線測(cè)溫不僅能適用于密封的高壓開(kāi)關(guān)柜，也適用于室外敞開(kāi)的高壓設(shè)備，隨著無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的大量應(yīng)用，變電站在線測(cè)溫將逐漸取代目前人工測(cè)溫的方法，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的實(shí)時(shí)在線測(cè)溫。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳志根.變電站無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電力技術(shù).2010.8

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)  2019.11版

作者簡(jiǎn)介：涂志燕，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用