陳盼
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：高壓開關櫃在長時間運作過程中，其斷路器觸點、隔離開關和母線連接配接處等位置會因為材料老化和接觸點電阻過大問題而産生過熱現象，可能導緻重大安全事故的發生。本文主要闡述了無線測溫裝置在高壓開關櫃上的相關應用，用以安全、持續性、實時地線上監測高壓開關櫃易出現過熱情況的位置，做到事故的提前預防。
關鍵詞：高壓開關櫃;過熱；無線測溫裝置；線上監測
1各類測溫裝置系統的比較
目前,越來越多的電力使用者開始在高壓開關櫃内加裝溫度實時監測系統,用來實時掌握高壓開關櫃的溫度變化趨勢和運作狀态，做到事故隐患及時排查,并合理預留裝置檢修時間。然而，由于高壓開關櫃内部的裝置組成較多，且布置結構相對複雜，其間存在有較大的電流和電壓，導緻開關櫃内的電磁環境惡劣，現有的高壓開關櫃測溫技術都存在着各種各樣的局限性。
比較常見的測溫技術包括光纖測溫、紅外測溫和無線感應測溫。光纖測溫時,其内部光纖在長時間使用後會積累大量灰塵，易導緻光纖沿面的放電和閃絡現象，造成光纖的絕緣性能降低，并給高壓開關櫃的安全運作帶來隐患；紅外測溫裝置容易受到外界環境溫度的幹擾,始終需要依靠人工巡查來實作測量,無法實作溫度的線上實時監測；無線感應測溫則需要在高壓開關櫃内加裝感應線圈,在長期運作過程中很難保證其測量的可靠性和穩定性。
而無線測溫技術采用了無源無線的傳感器和無線接收單元，其分别安裝于高壓櫃内的測溫點和開關櫃櫃外的電氣小室，由于傳感器本身無須電源額外供電、且不需要從電力裝備上取電，是以具有明顯的安全性、可靠性和可維護性。
2 無線測溫裝置實施方案
無線測溫裝置系統由無線測溫傳感器、資料讀取器、資料接收天線和背景監控系統等組成，可以友善地安裝在被測點上,準确跟蹤發熱點的溫度變化，并通過無線傳輸方式将資料通過接收天線發送給資料讀取器,進而進行對被測點溫度資訊的實時采集之後通過RS485通信方式将溫度資訊傳輸到背景監控系統,在背景實時顯示出被測點的溫度變化，友善運作人員實時掌控全廠高壓開關的運作情況。無線測溫裝置系統的工作原理如圖1所示。
無線測溫裝置的系統優勢包括:
(1)無須電池。無線測溫傳感器采用被動感應的方式，無需利用電池進行驅動，是以減少了電池更換所帶來的時間間隔和維護成本，同時不會因産生廢舊電池而對生态環境造成影響。
(2)安全可靠。無線測溫裝置不要求在被測點或相關支撐結構上進行連線，是以在傳感器與接收裝置之間不存在相關電氣聯系，進而實作了高壓隔離，可以保障裝置的安全運作。
(3)安裝過程友善靈活。傳感器本體的體積較小，且與讀入器之間進行資料的無線傳輸,是以安裝過程靈活友善，不受開關櫃結構和空間的影響。
(4)環境适應性好。通過比對軟體的校正，可以補償溫度傳感器在制作過程中的系統偏差，且傳感器可在任何溫度範圍内工作,不會受到季節因素的影響。通常，隻需在安裝溫度傳感器時進行一次調試，之後多年内不需再進行校正。此外，沾污、積灰等情況也不會對溫度傳感器的準确性造成影響。
(5)成本效益高。無源無線的系統連接配接方式較大地保障了電力裝置的安全運作，減少了裝置的維修次數,使整個系統的安裝、運維成本下降。
3 無線測溫裝置在高壓開關櫃上的應用
3.1系統結構圖
如圖2所示，整個無線測溫系統共分為三層：一層:無線測溫傳感器采集測溫位置的溫度資料；二層:資料讀取器通過資料接收天線,接收來自無線測溫傳感器發送的資料并進行相關處理;三層:站内所有資料讀取器通過RS485進行串聯，然後将資料讀取器處理過的所有資料發送到站内交換機，之後傳送到達站内測溫工控機進行實時顯示。
3.2 無線測溫傳感器的安裝
高壓開關櫃内的每個測溫點都需要安裝一個無線測溫傳感器，用于對該點位的實時溫度測量。無線測溫傳感器的安裝方式有很多種，具體如圖3所示。常用的方式是螺栓固定式、矽膠表帶捆綁式、卡環式等，安裝友善靈活。螺栓固定式通常在母排等平整位置進行安裝,易于固定螺絲;矽膠表帶捆綁式通常在不易于使用螺栓固定安裝的位置進行安裝;卡環式通常用于斷路器動觸頭處的監測安裝,使無線測溫傳感器能友善地卡在動觸頭上。由于高壓開關櫃一般用于監測斷路器觸頭、隔離刀閘觸頭和進線電纜頭等易發熱點位，是以當無線測溫傳感器被安裝在這些發熱點處時，要求無線傳感器底闆和母排需要緊密接觸并固定，不能出現底闆翹起等現象。
3.3 資料接收天線和資料讀取器安裝
資料接收天線是通過底部的強永磁鐵吸附在櫃外電氣小室内,安裝位置靈活友善，由于高壓開關櫃的結構複雜,為了保證信号的穩定和強度，是以一般要求每3個監測點至少需要配置一根資料接收天線用于接收無線測溫傳感器的溫度資料，比如:斷路器上、下靜觸頭處安裝了6個無線測溫傳感器進行監測，那就需要2根天線用于接收資料，且要調整資料接收天線的位置使其接收到的信号較強和穩定。資料讀取器是通過導軌方式安裝在開關櫃電氣小室，并連接配接天線,V+/V-連接配接電源(DC24V-DC36V)、PE接地、DATA+/DATA-接RS485通信線到中控背景等，同時需要保證讀取器上的接地點安全接地。接收天線和資料讀取器的安裝位點如圖4所示
3.4 背景實時監測資料
背景監控系統由顯示器和工控機組成,在安裝實時監控軟體後，能夠自動接收無線測溫傳感器測得的實時溫度資料。溫度資料儲存在資料庫中，使用者可以設定時間區間、指定監控對象進行曆史溫度資訊的查詢。同時,使用者還可以在主站系統中指定某一具體的被測裝置或無線測溫傳感器進行實時的溫度資訊采集。當裝置溫度的值或溫度的變化率過上限，系統可為運作管理人員提供告警資訊，以便及時或預知性的發現和排除故障，進而較大限度地保障電力裝置的安全穩定運作。同時，使用者可以友善地檢視曆史溫度資訊，并通過清單、曲線等多種展現形式進行展現。
4安科瑞溫度線上監測系統解決方案
4.1 概述
電氣接點線上測溫裝置适用于高低壓開關櫃内電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等裝置的溫度監測，防止在運作過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發熱成為安全隐患，提高裝置安全保障，及時、持續、準确反映裝置運作狀态，降低裝置事故率。
Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的裝置直接進行通訊，系統設計遵循國際标準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和使用者管理功能，可以監控無線測溫系統的裝置運作狀況，實作快速報警響應，預防嚴重故障發生。
4.2應用場所
适合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、資料中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力裝置的溫度監測。
4.3系統結構
溫度線上監測系統結構圖
4.4系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠端監視系統内所有開關裝置運作溫度狀态。系統具有以下主要功能：
4.4.1 溫度顯示
顯示配電系統内每個測溫點的實時值，也可實作電腦WEB/手機APP遠端檢視資料。
4.4.2 溫度曲線
檢視每個測溫點的溫度趨勢曲線。
4.4.3 運作報表
查詢及列印各測溫點指定時間的溫度資料。
4.4.4 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。
4.4.5 曆史事件查詢
能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，友善使用者對系統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。
4.5系統硬體配置
溫度線上監測系統主要由裝置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，實作變配電系統關鍵電氣部位的溫度線上監測。
5結語
無線測溫裝置系統解決了不易對高壓開關櫃發熱部位進行溫度監測的難題，其無線測溫傳感器能夠安全、友善地安裝在咼壓開關櫃斷路器觸頭、隔離開關觸頭、電纜接頭和母排連接配接處，完成溫度實時監測，并通過資料接收天線接收無線測溫傳感器的溫度資料,傳輸資料讀取器進行解析，然後通過RS485通信傳輸給背景監控系統，為運作管理人員展現高壓櫃的實時運作情況,保證電網的安全可靠運作。
參考文獻
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