安科瑞簡析無線測溫技術在高壓開關柜中的應用
發布時間：2023-07-17瀏覽次數：854返回列表
摘要：高壓開關柜設備屬于電力系統中的重要輸電設備，應保證其運行的性能以提升電力系統效率，需要對高壓開關柜故障進行全面診斷，避免故障問題帶來不良影響。將無線測溫技術應用于高壓開關柜，可以實現對其進行實時的動態監測，有助于相關工作人員根據高壓開關柜的溫度變化采取相應的應對措施，避免意外情況的發生，有效促進了高壓開關柜的正常運行。
關鍵詞：無線測溫技術；高壓開關柜
0引言
在電力系統當中，高壓開關柜是一項非常關鍵的內容，其運行質量會對整個電力系統的安全、穩定運行造成直接的影響，但在實際運行中，受到諸多因素的影響，高壓開關柜非常容易出現發熱故障，從而對其正常運行造成不利影響。而為了對這種情況加以改善，還需要利用無線測溫技術對高壓開關柜進行實時的監測，使故障隱患能夠及時的排除，這對于電力系統的安全、穩定運行具有非常重要的意義，所以，有必要針對相關內容進行深入的研究。
1無線測溫技術的原理及特點
1.1基本原理
對于無線測溫技術而言，其主要原理就是結合各種溫度傳感元件來進行測溫的，而涉及到的溫度傳感元件包括：半導體傳感器、紅外測溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、無源無線溫度傳感器、聲表面溫度傳感器等等。
1.2技術特點
，安全性，可以通過點位絕緣安裝，降低爬電影響，所以不會影響電氣設備的安全運行，具有較高的安全性；第二，準確性，在無線傳感器系統當中往往會應用一些精度較高的數字傳感器，且這些傳感器大多以接觸式測溫為主，將傳感器設置在發熱點附近能夠將測溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來，從而為監測系統提供準確的測溫數據；第三，靈活性，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，能夠進行靈活的組網，既可以使用有線網絡，也可以使用無線網絡，而且能夠滿足多點安裝的需求，確保測量工作的全面性；第四，易用性，通常會采用模塊化的方式進行無線測溫平臺的設計，通過這種設計方式，能夠有效提升系統操作的便捷性和簡單性，且便于和網絡的連接，實現系統的自動化控制，確保了系統的易用性；第五，能耗低，無線測溫技術的應用較為重視低功耗理念的應用，所以在應用該項技術進行測溫時，不僅不會造成太大的能源消耗問題，還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。
2在高壓開關柜上應用無線測溫技術的必要性
2.1有效降低事故發生率
從高壓開關柜的應用現狀來說，由于溫度過高且沒有及時發現而造成事故的狀況越來越多，利用無線測溫技術對其進行實時的監控已經勢在必行。該技術能夠幫助相關工作人員在問題發生初期就采取相應的措施，以此來避免事故范圍的進一步擴大，這對電力系統的整體安全運行有積極的意義。
2.2及時發現隱患故障
由于電力資源的應用規模與應用需求不斷增長，高壓開關柜多處于長時間運行狀態，這會加速其老化的速度。且隨著其相應功能的不斷損耗，事故發生概率會逐漸提升，應用無線測溫技術的報警系統，能夠及時地發現系統中存在的隱患與故障，有利于高壓開關柜的長時間運行。
3高壓開關柜中的無線測溫技術
3.1整體設計
- 對溫度傳感器進行優選。由于無線測溫技術涉及到各種溫度傳感器，而針對這些傳感器進行分析可以發現，它們都有著特定的溫度測量范圍，且適用的溫度環境也有所不同，但具體應用何種溫度傳感器，需要結合高壓開關柜的具體情況來考慮，要盡可能的選擇測溫電路簡單、測量精度高、占用口線少、擴展方便、便于使用以及成本投入低的溫度傳感器，從而為高壓開關柜的平穩運行提供支持。第二，合理選擇高低壓側的信號傳輸方式。對于高壓開關柜中的無線測溫系統而言，無線信號傳輸方式是一項需要重點考慮的設計內容，要對其進行合理的選擇，而常用的無線信號傳輸方式包括Zigbee技術、IEEE802.11技術、藍牙技術以及紅外技術等等，在選擇過程中，需要對各項技術的標準、功耗以及抗干擾能力進行綜合的考慮。第三，要對高壓側供電方式進行科學的選擇。通常情況下，高壓側電路的供電電源需要具備較為穩定輸出、較強的抗干擾能力。而目前較為常用的幾種供電方式包括CT互感器電源、電池供電、激光供電以及太陽能供電等等，其中，CT互感器電源不僅能夠對高壓側供電需求加以滿足，在結構安全性、應用成熟度以及環境適用性方面也具有較大的優勢。
3.2硬件設計
3.2.1微控制器
微控制器作為無線測溫系統的控制單元，它主要負責讀取溫度數據。
3.2.2溫度顯示儀
溫度顯示儀的主要作用是接收溫度傳感器傳輸過來的溫度數據，并且在LCD屏幕上實時顯示該數據的真實數值，再將溫度數據的數值與地址傳輸到監控中心。
3.2.3溫度采集器
溫度采集器是硬件設計的主要內容，其主要包括電源設備、通信設備和傳感器設備。
3.2.4傳感器設備
傳感器設備主要負責溫度節點的溫度數據采集與轉換，通信設備的主要作用是處理和傳輸數據。
3.2.5協調器
協調器與終端相比，雖然沒有測溫功能，但是它添加了相關接口芯片。
3.2.6綜合管理
為了方便對無線測溫系統硬件的后續管理，同時也為了保障高壓開關柜的安全運行，一般情況下會選擇將傳感器設備進行牢固捆扎后，再安裝在高壓開關柜刀閘的A相、B相或者C相的相關位置。
3.3軟件設計
軟件在無線測溫技術的應用過程中起著重要的作用，主要包括預警、系統數據顯示與系統配置錄入等功能，是相關工作人員進行應用管理的窗口。無線測溫軟件系統在初始化后，可以直接對各溫度點的溫度進行信息采集，然后再傳輸溫度數據與傳感器編號。在利用無線測溫技術進行測溫時，監控中心裝設有監測工作站，利用CAN總線，已經安裝軟件的計算機可與溫度顯示儀直接相連。溫度顯示儀在接收到溫度數據后，會顯示出溫度數據的實時數值與對應的傳感器編號，然后數據處理器會將得到的溫度數據值與正常的溫度值進行比較，如果采集到的溫度數據值或者溫度變化率超過正常溫度值與正常范圍，就會被系統判斷為超溫，發出相應的警報，并在LCD屏顯示；這種警報信號會通過通信單元傳輸到主控站的監控中心，提醒相關工作人員采取合理的應對策略，如果無線測溫軟件系統判斷溫度未超過限值，同樣會在LCD屏中顯示出相應的溫度值，并傳送到監控中心。
3.4相關測試
通過建立無線測溫系統可以有效地實現無線測溫技術在高壓開關柜中的應用，應用該系統對3臺高壓開關柜進行測試，每臺高壓開關柜內設有2個溫度測點，設定溫度限制值為40℃。由溫度監測界面可以看出，一旦測點溫度超出異常值，就會在顯示屏中發出預警信息，并通知相關工作人員，從而及時遏制狀況的進一步擴散，且該系統簡單易懂，方便相關工作人員便捷地監控實時溫度。
4安科瑞無線測溫系統
4.1系統結構
Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
溫度在線監測系統結構圖
4.2系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
- 溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/APP遠程查看數據。
- 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
- 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。
- 實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。
- 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
4.3系統硬件配置
溫度在線監測系統主要由設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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
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名稱 |
外形 |
型號 |
參數說明 |
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系統組態軟件 |
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Acrel-2000/T |
硬件：內存4G，硬盤500G，以太網口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統：Windows764位簡體中文旗艦版。 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等標準通信規約 |
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智能通信管理機 |
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Anet-2E4SM |
通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
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無線測溫集中采集設備 |
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Acrel-2000T/A |
壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
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Acrel-2000T/B |
硬件：內存4G，硬盤128G，以太網口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統：Windows7 數據庫系統：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) |
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顯示終端 |
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ATP007 ATP010 |
DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 |
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ARTM-Pn |
面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接收60個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 |
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ASD320 ASD300 |
面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接收12個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 |
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智能溫度巡檢儀 |
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ARTM-8 |
開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫； |
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ARTM-24 |
35MM導軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫； |
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無線收發器 |
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ATC450-C |
可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。 |
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ATC600 |
ATC600有兩種規格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。 |
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電池型無線測溫傳感器 |
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ATE100M |
電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 |
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ATE200 |
電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 |
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ATE200P |
電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 |
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CT取電型無線測溫傳感器 |
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ATE400 |
CT感應取電，啟動電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 |
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有線溫度傳感器 |
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PT100 |
用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好Pt100 |
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NTC |
用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好 |
5結束語
綜上所述，針對高壓開關柜的無線測溫技術加強研究與應用，能夠使高壓開關柜中的發熱問題得到有效的解決，這對于電網的安全、穩定運行具有至關重要的作用，因此，相關領域一定要對無線測溫技術進行深入的研究，并結合實際情況，在高壓開關柜當中進行合理的應用，使其能夠在電網運行過程中發揮大的作用。
參考文獻
[1]吳晨靜.無線測溫技術在高壓開關柜中的應用
[2]周文文，聶一雄，徐衛東，等.10kV智能化高壓開關柜測溫系統設計[J].廣東電力，2017（12）：130-135.
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10
