涂志燕

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章提出了一種用于小車式開關(guān)柜的無線測溫系統(tǒng)，包括設(shè)于小車動觸頭套管上的溫度傳感器、環(huán)繞設(shè)于小車動觸頭上的電流傳感器，溫度傳感器及電流傳感器均分別連接有數(shù)據(jù)接收處理器，數(shù)據(jù)接收處理器電連接有設(shè)于小車式開關(guān)柜上的顯示屏；數(shù)據(jù)接收處理器連接有通信模塊，通信模塊連接有遠程報警單元；遠程報警單元電連接有終端設(shè)備。該無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，能夠遠程及時監(jiān)控小車觸頭的工作情況；通過顯示屏的設(shè)置可以在小車式開關(guān)柜上及時顯示溫度電流信息，便于運維人員查看，及時了解小車式開關(guān)柜內(nèi)小車動觸頭的工作情況，保證了小車動觸頭安全運行。

關(guān)鍵詞：高壓小車開關(guān)柜；無線測溫系統(tǒng)；電磁干擾

0引言

        在高壓開關(guān)柜使用過程中，母線連接點和柜內(nèi)的接觸點、動靜觸頭電路產(chǎn)生的發(fā)熱量過大，很容易出現(xiàn)火災(zāi)事故和停電事故。所以，做好高壓開關(guān)柜中溫度的監(jiān)測工作至關(guān)重要。由于高壓設(shè)備中存在裸露電壓，使用常規(guī)的溫度監(jiān)測方法并不能將高壓絕緣問題解決，而無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)使用無線電波傳輸信息，無須進行布線和使用高壓設(shè)備等，也不需要采取相應(yīng)的絕緣措施，可以有效解決高壓設(shè)備溫度監(jiān)測問題，本文對高壓小車開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進行分析探討。

1無線測溫系統(tǒng)設(shè)計的重要性

        10kV高壓柜是電力系統(tǒng)中重要的部分，其 安全運行是用戶負荷的重要保證。高壓柜的特點是負荷電流較大、容易發(fā)熱，需要定期測溫。從結(jié)構(gòu)形式上看，10kV高壓柜分為旋轉(zhuǎn)刀閘式和小車式兩種，小車式高壓柜由于觸頭全密封，在柜外無法觀察測溫，因此巡視人員只能通過對柜壁測溫來間接推算內(nèi)部是否發(fā)熱，溫度的傳導(dǎo)損耗導(dǎo)致精度十分低，而且無法觀察細微的變化，不滿足安全運行的要求。

2高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計原理

2.1系統(tǒng)的主要組成

       無線測溫系統(tǒng)主要由無線溫度傳感器、無線溫度監(jiān)測儀、監(jiān)控室上位機、通信鏈路構(gòu)成，其中，無線溫度傳感器主要安裝在開關(guān)柜面板上，用來收集各子無線溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并進行處理和儲存，所有的無線傳感溫度監(jiān)測儀都利用RS485總線和監(jiān)控室上位機進行通信，從而組成分布式監(jiān)測系統(tǒng)。 

2.2 無線溫度傳感器 

       無線溫度傳感器主要用來測量帶電物體表面溫度，如對高壓開關(guān)柜中的母排接頭和裸露觸電的運行溫度進行監(jiān)測，無線溫度傳感器主要包括測量電路、溫度傳感器、無線調(diào)制接口、邏輯控制電路、供電電路，通過無線網(wǎng)絡(luò)將溫度信號傳送到無線溫度監(jiān)測儀。無線溫度傳感器由于體積比較小，適合用來測量開關(guān)柜中的溫度熱接點，可以對開關(guān)柜中引出電纜接頭、觸頭、母線連接點的運行溫度進行測量。 

2.3 無線溫度監(jiān)測儀 

       無線溫度監(jiān)測儀主要用來對溫度傳感器的數(shù)據(jù)收集、儲存、處理、報警信號輸出等，其中監(jiān)控室PC機和RS485進行通信。LCD人機交互主要用來對當前無線傳感器無線溫度監(jiān)測信息和溫度數(shù)據(jù)信息進行顯示，現(xiàn)場用戶可以通過執(zhí)行輸入操作、輸出操作進行控制。例如對無線傳感器進行查詢和設(shè)置，而無線溫度監(jiān)測儀則可以用來進行運行日志的查詢和配置。 

2.4 抗電磁干擾 

       在進行設(shè)計時，無線傳感器布置在母排接近開關(guān)觸頭和接頭表面的觸臂上，一旦有大電流從觸臂和母排流過，會產(chǎn)生比較大的電磁場，進而影響傳感器的正常運行。為保證無線傳感器的正常運行，需要采取一定的屏蔽措施。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，除了要對天線外接外，還需要在屏蔽盒中布置電路，降低運行過程中電磁輻射產(chǎn)生的影響。在導(dǎo)熱片上布置溫度傳感器，并將其他屏蔽盒中剩余的空間進行灌膠，為了保證其具有良好的絕緣性，需要將傳感器使用熱鎖管包裹好。

       圖1為一種用于小車式開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，包括設(shè)于小車動觸頭套管1上的溫度傳 感器2以及設(shè)于端子箱模塊3上的電流傳感器4，溫度傳感器2和電流傳感器4均分別連接有數(shù)據(jù)接收處理器5，數(shù)據(jù)接收處理器5電連接有設(shè)于小車式開關(guān)柜6上的顯示屏7；數(shù)據(jù)接收處理器5連接有通信模塊8，通信模塊8連接有遠程報警單元9；遠程報警單元9電連接有終端設(shè)備。其中，數(shù)據(jù)接收處理器5包括相互電連接的數(shù)據(jù)接收單元10和數(shù)據(jù)處理單元11。另外，數(shù)據(jù)接收單元10包括溫度數(shù)據(jù)接收單元、電流數(shù)據(jù)接收單元，溫度數(shù)據(jù)接收單元及電流數(shù)據(jù)接收單元均分別與數(shù)據(jù)處理單元11相連。其中，數(shù)據(jù)處理單元11與通信模塊8相連。另外，溫度傳感器2為綁扎式溫度傳感器，綁扎式溫度傳感器套設(shè)于小車動觸頭套管1上。其中，溫度傳感器2為絕緣性溫度傳感器。

3安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.1概述

        電氣接點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，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸 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、持續(xù)、準確反映設(shè)備運行狀態(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)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)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提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、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(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴重故障發(fā)生。

3.2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。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 3.4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(nèi)所有開關(guān)設(shè)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(nèi)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)。

2）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。

3.5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，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)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(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

4結(jié)語

        綜上所述，該無線測溫系統(tǒng)是一種用于小車式開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)，通過電流傳感器及溫度傳感器的設(shè)置，反映出電流與溫度的關(guān)系，保證了測量小車觸頭的溫度數(shù)據(jù)及通過小車觸頭中的電流數(shù)據(jù)的可靠性，通過數(shù)據(jù)接收處理器的設(shè)置可以判斷在電流值一定的情況下，溫度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值后，數(shù)據(jù)接收處理器將指令、溫度數(shù)據(jù)及電流數(shù)據(jù)發(fā)送至通信模塊，通信模塊將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程報警單元，便于后臺遠程及時監(jiān)控小車觸頭的工作情況，通過顯示屏的設(shè)置可以在小車式開關(guān)柜上及時顯示溫度電流信息，便于運維人員查看，及時了解小車式開關(guān)柜內(nèi)小車動觸頭的工作情況，保證了小車動觸頭的安全運行。

參考文獻

[1]朱麗.基于ZigBee技術(shù)的農(nóng)用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]．成都：電子科技大學(xué)，2011．

[2]吳卓文.陳錦培. 高壓小車開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

作者簡介：

       涂志燕，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。