涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的一個(gè)重要部分為高壓開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)非常關(guān)鍵，因?yàn)檎w溫度太高會逐漸損耗其電氣設(shè)備。分析10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)，闡述10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、技術(shù)特點(diǎn)及工作原理，總結(jié)了無線測溫技術(shù)在10kV高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:電氣設(shè)備；高壓開關(guān)柜；無線測溫技術(shù)

一、10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

1、整體設(shè)計(jì)

        本文選擇KYN型開關(guān)柜作為研究對象，而K、Y、N分別是鎧裝式金屬封閉開關(guān)設(shè)備、移動式結(jié)構(gòu)以及戶內(nèi)裝置。根據(jù)10kV高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行需求，10kV高壓開關(guān)柜的整體設(shè)計(jì)要從體積、絕緣性能、成本以及可靠性等方面給予考慮。針對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，主要由3部分組成，即高壓測發(fā)射端、低壓側(cè)接收端以及上位機(jī)數(shù)據(jù)處理控制。這一設(shè)計(jì)考慮到KYN型開關(guān)柜所具備的6個(gè)梅花觸頭，并提供了470MHz無線數(shù)據(jù)傳輸通道。由于選取了CT互感器作為高壓側(cè)電源，ATE400溫度傳感器測量觸頭溫度，系統(tǒng)由此能夠準(zhǔn)確反映觸頭溫度變化。 

2、高、低壓側(cè)信號傳輸方式選擇

        無線信號傳輸方式的選擇一定程度上決定了10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的良好程度。無線信號傳輸方式有藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)等。但是，由于不同技術(shù)的抗干擾性以及功耗有所不同，因此10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)在無線信號傳輸方式上主要選擇藍(lán)牙技術(shù)。

3、高壓側(cè)供電方式選擇

        供電電源間的高壓側(cè)電路需要滿足不間斷供電、抗干擾能力強(qiáng)以及高穩(wěn)定輸出等要求。目前的供電方式主要有激光供電、太陽能供電、CT互感器電源供電以及電池供電等。但是，10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)主要應(yīng)用了CT互感器電源供電方式，因?yàn)镃T互感器電源供電更能滿足高壓側(cè)電路多種需求點(diǎn)，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)安全、應(yīng)用成熟以及使用環(huán)境優(yōu)良的優(yōu)勢。

二、10kV高壓開關(guān)柜無線測溫傳感器的原理

1、無線測溫原理

        結(jié)合不同的溫度傳感元件進(jìn)行測溫就是無線測溫原理，而溫度傳感元件主要有熱敏電阻溫度傳感器、紅外線測溫傳感器、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等。

2、熱敏電阻溫度傳感器

        針對不斷變化的溫度，它的阻值也呈現(xiàn)出不同程度的變化，即熱敏電阻溫度傳感器的原理。反過來，可以結(jié)合阻值的大小判斷溫度的高低。它的優(yōu)勢也由此顯現(xiàn)，即具備較高的靈敏度，劣勢即熱敏電阻值與溫度的線性關(guān)系變差，進(jìn)一步導(dǎo)致元件被老化，縮短了熱敏電阻溫度傳感器的使用年限，還會隨著長時(shí)間的使用使其溫度測定準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性變差。

3、無源無線溫度傳感器

        應(yīng)用能量收集方式進(jìn)行能量的獲取來滿足無源無線溫度傳感器的能量需求，即可以充分摒棄傳統(tǒng)電池和CT取電的方式。整個(gè)無源無線溫度傳感器安全可靠性較高。整個(gè)能量收集技術(shù)沒有污染，還有可循環(huán)、低能耗的優(yōu)點(diǎn)。因此，未來的無線測溫系統(tǒng)的發(fā)展大多會建立在微電子技術(shù)與微功耗技術(shù)上，并呈現(xiàn)出多種類似于無源無線溫度傳感器的方式。

三、無線測溫系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

1、安全性

        獨(dú)立式的電位絕緣安裝的無線測溫系統(tǒng)，是可以大范圍規(guī)避其爬電帶來的不良影響的系統(tǒng)，還能有效提升電氣設(shè)備的安全性能。因此，整個(gè)無線測溫系統(tǒng)的技術(shù)呈現(xiàn)為較高的安全性。

2、準(zhǔn)確性

        無線測溫系統(tǒng)應(yīng)用的器件大多數(shù)為高精度數(shù)字傳感器，可以充分肯定測溫方式多為接觸式。整個(gè)傳感器的位置非常接近發(fā)熱點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)快速測定溫度點(diǎn)的溫度變化的目標(biāo)，顯示出無線測溫系統(tǒng)的整體測量準(zhǔn)確性。

3、靈活性

        由于無線測溫器件本身體積較小，所以整個(gè)器件安裝過程非常便捷，整個(gè)組網(wǎng)也非常靈活，即可以應(yīng)用無線或者有線的網(wǎng)絡(luò)連線方式。器件的體積小還能方便多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的安裝，得到全方面的測量數(shù)據(jù)。

4、易用性

        無線測溫系統(tǒng)的整個(gè)操作平臺主要是應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，因此會更加便捷性地鏈接其網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而得到自動化控制系統(tǒng)，且整體的使用性能也更加方便。

5、功耗低

        低功耗的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于無線測溫，可以達(dá)成正常測溫的目的，同時(shí)提升無線測溫傳感器的使用年限。

四、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

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、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較大地提高。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。

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)中心、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。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 4、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)。

2）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。

5、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。

六、結(jié)語

        就10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)進(jìn)行深度分析，結(jié)合實(shí)際的10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r，達(dá)成全方面保障智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，推動10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。