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淺談變電站開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

文章更新時間：2023-09-05　點擊量：331

摘要：變電站主要處理功耗、輸送、配電等。最重要的是變電站開關(guān)柜，設備數(shù)量眾多，每個開關(guān)管道都相互影響，相互作用。在日常工作和運行中，如果一個變電站開關(guān)柜停止運行或發(fā)生安全事故，將涉及整個變電站的輸送和配電，造成重大事故。

關(guān)鍵字：變電站開關(guān)柜；設備無線測溫系統(tǒng)；

引言

在變電站高壓開關(guān)柜設備的長期運行過程中，由于老化、接觸不良、松動，開關(guān)柜內(nèi)的接觸點、母排、電力電纜連接等部位在正常負荷下發(fā)熱。如果這些部位的溫度得不到有效的檢測，可能會導致整個變電站癱瘓。如何設計一個實用的溫度檢測系統(tǒng)，快速準確地檢測開關(guān)柜，是一個重要的研究課題。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1紅外線成像測溫

紅外成像測溫最早出現(xiàn)在上個世紀的瑞典，由于其先天優(yōu)勢，一步步發(fā)展迅速。紅外成像的原理簡單來說就是任何物體本身都有溫度，可以向外界發(fā)熱，而向外發(fā)熱的強度可以定性描述，可以用不同的顏色畫出來，簡單易見，直觀發(fā)現(xiàn)。我們現(xiàn)在常見的紅外成像儀就是按照這個原理制作的。用在開關(guān)柜上，就是根據(jù)柜內(nèi)設備散發(fā)的熱量強度，然后用專門的儀器畫出來，這樣就可以很直觀的觀察到熱量的強度，不需要打開或關(guān)閉。

紅外成像技術(shù)的技術(shù)特點是在監(jiān)測電氣設備時，可以檢測到溫度，而無需停止設備的運行。這個有點適合變電站，但是紅外成像技術(shù)也有它不好的一面。紅外技術(shù)的本質(zhì)是發(fā)出不同的紅外線。但是紅外線的穿透力不是很強，尤其是遇到一些硬物或者厚鐵片的時候，能力大大降低，紅外線很大程度上依賴于外部環(huán)境，不同的環(huán)境也會導致溫度信息傳遞的正確性。因此，綜上所述，紅外測量技術(shù)在變電站開關(guān)柜中的應用并不準確，無法做出準確的預測。

1.2光纖測溫

近幾十年來，光纖技術(shù)自出現(xiàn)以來發(fā)展迅速，不需要過多介紹光纖技術(shù)的優(yōu)勢。與電纜相比，它進步很大，體積小，附加保護措施也很小。而且由于沒有電流干擾，整個過程都是以光的形式傳播，抗電磁干擾能力很強，非常適合在變電站等強磁場場合使用。光纖溫度測量比紅外溫度測量更常用于開關(guān)柜。目前開關(guān)柜使用的場合主要有兩種:一種是用光纖作為溫度傳感器；一種是用光纖作為信號傳輸介質(zhì)。由于光纖傳輸?shù)母鞣N優(yōu)點，如果將光纖傳輸作為開關(guān)柜傳感器與主站之間的傳輸媒介，使用半導體溫度傳感器作為測量柜內(nèi)溫度的探頭，這種方法也有缺陷。首先，光纖傳輸成本高，適合遠程傳輸。但是變電站開關(guān)柜和主站之間的距離太短，離監(jiān)控中心只有幾十公里。此外，半導體溫度傳感器探頭的抗干擾能力太差，無法適應變電站惡劣的環(huán)境，這也是其次方法不能使用的原因之一。

1.3無線測溫

一般分為有源和無源溫度測量。有源無線溫度測量的簡單測量原理是將溫度傳感器(多為DS18B20)放在被檢測部件上，收集部件的溫度信息(為數(shù)字信號)，然后通過無線通信傳輸溫度信號，其供電方式為電池供電。缺點是傳感器探頭和無線發(fā)射電路使用電池或小電流互感器供電，電池使用壽命短，更換困難，互感取電難以控制和安裝。

2高壓開關(guān)柜溫度測量的特點

高壓開關(guān)柜在線測溫方式有du特的規(guī)定，與普通測溫不同：

（1）溫度設備高壓絕緣問題突出

高壓開關(guān)柜通過柜內(nèi)測溫裝置和柜外溫度接收裝置輸送測得的高壓溫度數(shù)據(jù)。同時，柜內(nèi)外高低壓側(cè)會出現(xiàn)高壓絕緣現(xiàn)象，必須采取有效的隔離措施，否則會出現(xiàn)絕緣故障。

（2）開關(guān)柜原有功能不受測溫裝置的影響。

開關(guān)柜由斷路器和機柜組成，可操作設備為斷路器，因此斷路器等可操作設備的操作功能不受測溫設備的影響。

（3）紅外線測溫等方法不能適應現(xiàn)場的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。

開關(guān)柜由斷路器和機柜組成，絕緣熱縮封口是為了減少小物種進入機柜造成的短路和機柜內(nèi)的潮濕污垢，針對機柜內(nèi)的導電部位。

（4）電磁干擾嚴重的高壓開關(guān)柜運行環(huán)境

機柜內(nèi)的電壓、電流和變電站不可避免地會產(chǎn)生巨大的電磁輻射，削弱測溫系統(tǒng)的測溫性能，降低測溫數(shù)據(jù)的準確性。為了提高溫度數(shù)據(jù)的準確性，應采取減小誤差的方法和適當?shù)尿炞C措施。

3硬件設計3SAW測溫系統(tǒng)

3.1采集溫度數(shù)據(jù)

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開關(guān)柜中的母線連接接頭和裸露觸點。無線溫度采集器用于感應和輸送溫度信號，其結(jié)構(gòu)包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路和無線收發(fā)電路。

溫度采集器是測量柜內(nèi)溫度的最下層構(gòu)件，采用saw檢測溫度信息，無線發(fā)射電路采用433MHz發(fā)射電磁波，站內(nèi)開關(guān)柜內(nèi)的SAW傳感器傳感器接收后轉(zhuǎn)換成自己的能量，將測量到的觸點溫度調(diào)整到電磁波上，調(diào)制數(shù)據(jù)以無線方式傳輸?shù)讲杉K端，實現(xiàn)被測點溫度信息的實時采集，從而實現(xiàn)非接觸溫度測量。

3.2實現(xiàn)系統(tǒng)通信

通信管理裝置是連接各部件的中間橋梁，輸送開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器檢測的溫度信息。最終的接收方是供電公司調(diào)度大廳的信息監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)是否安全快捷也是判斷系統(tǒng)整體是否有效的原因之一。信息通信系統(tǒng)可以測量和控制不同類型的開關(guān)柜內(nèi)的溫度測量部件或測量單元，通信管理、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，通過專門為電網(wǎng)通信建造的內(nèi)部專用網(wǎng)絡，將測試結(jié)果和設備狀態(tài)傳輸?shù)秸究刂行暮瓦h處的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)。

伴隨著現(xiàn)代社會工業(yè)分布式控制體系的發(fā)展，RS-作為一種抗電噪聲干擾能力較強的數(shù)字通信方式，485通信可以傳輸更遠的距離。RS-485標準在變電站與調(diào)度中心控制室的傳輸距離上是合理的，具有傳輸速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點。通常用作相對經(jīng)濟、噪聲抑制相當高、傳輸速度相對較高、傳輸距離遠、共mo范圍廣的通信平臺。

3.3軟件設計SAW測溫系統(tǒng)

基于SAW溫度監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計部分，軟件可以直接測試和監(jiān)測溫度系統(tǒng)的工作情況，模擬后可以直接在電腦上顯示。該溫度監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)前期是系統(tǒng)自檢，看系統(tǒng)能否可靠運行，然后監(jiān)測溫度，主要分為兩部分，一部分是溫度檢測，一是溫度數(shù)據(jù)采集；信號傳輸；數(shù)據(jù)分析、處理和診斷。溫度數(shù)據(jù)采集是安裝在開關(guān)柜內(nèi)高壓設備關(guān)鍵溫度測量點的聲表波傳感器采集的第一手溫度數(shù)據(jù)，然后通過無線方式計算檢測到的溫度數(shù)據(jù)。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備，2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)直接通信，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus。-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統(tǒng)具有遙信、遙控、遙控、遙控、遙控、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)，實現(xiàn)快速報警響應，防止嚴重故障。