安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：現階段，社會經濟的進步使得人們對供電服務質量的要求越來越高。高壓開關柜是配電系統(tǒng)中非常重要的組成部分，具有顯著的安全性與經濟性，受到了各界的廣泛關注。基于此，圍繞10kV高壓開關柜無線測溫技術的具體應用，介紹10kV高壓開關柜無線測溫技術的特點與工作原理，歸納無線測溫技術在10kV高壓開關柜中的具體應用。
關鍵詞：10kV高壓柜；無線測溫設備；電氣設備維護
0.前言
電力設備是將電能平穩(wěn)輸送到千家萬戶的基本保證。10kV高壓開關柜是整個配電系統(tǒng)中的重要電氣設備。配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及優(yōu)良的供電質量，都依賴高壓開關柜的可靠性。因此，急需對高壓開關柜的優(yōu)化設計以及日常的正常使用展開系統(tǒng)化和的分析，在不斷實踐的過程中積累成功的經驗，確保可以妥善處理高壓開關設備異常狀況。
1.10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的整體設計
1.1整體設計
本設計選用KYN型開關柜，其中K指鎧裝式金屬封閉開關設備，Y指移開式結構，N指戶內裝置。依照該高壓開關柜安全運行要求，無線測溫系統(tǒng)的整體設計需考慮系統(tǒng)體積、絕緣性能、可靠性能以及經濟成本等方面。因此，這一系統(tǒng)的設計共可分為高壓側發(fā)電端、低壓側發(fā)電端以及上位機數據處理控制3個部分。設計KYN型開關柜需要6個梅花觸頭，同時需要提供拉按壓數據傳輸渠道，因此使用CT互感器作為高壓側電源，利用溫度傳感器監(jiān)測觸頭的溫度。該系統(tǒng)能夠感應觸頭溫度的變化，如圖1所示。
圖110kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的整體設計
1.2溫度傳感器的選用
工業(yè)場所中使用的溫度傳感器主要包括熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器以及集成溫度傳感器4種類型。每一種溫度傳感器都有屬于自己的溫度測量范圍，可以良好適應溫度變化的環(huán)境?？紤]到系統(tǒng)設計的成本與難度，10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)選用溫度傳感器。這是一種集成式溫度傳感器，具有價格低廉、使用便捷、測量精度高、測溫電路簡單、便于擴展以及占用口線較少等優(yōu)點。這種集成式的溫度傳感器能夠為高壓開關柜的安全運行提供保障。
1.3高低壓測信號傳輸方式選擇
為了確保10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)設計合理，需選擇科學實用的無線信號傳輸方式。常見的無線信號傳輸方式有藍牙技術、IEEE802.11、紅外技術以及Zigbee技術等。考慮到這些技術的抗干擾性能、功耗以及標準，選擇藍牙技術作為10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的無線信號傳輸方式。
1.4高壓側供電方式選擇
實用的高壓側電路供電電源需要具備持續(xù)不斷的供電性、較強的抗力、穩(wěn)定的輸出以及較小的體積。通過研究激光供電、太陽能供電、電池供電以及CT互感電源供電發(fā)現，CT互感器電源供電可以切實滿足高壓側電路的要求，同時在使用環(huán)境、應用成熟度與結構安全等方面具備較大的使用優(yōu)點。因此，10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)選用CT互感器電源作為供電方式。
2.10kV開關柜無源無線測溫系統(tǒng)框架分析
高壓設備無源無線溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)的預警系統(tǒng)主要由采集設備和軟件系統(tǒng)構成。系統(tǒng)使用樹狀網絡式結構。各級變電站中的高壓室為一層，將無源無線溫度傳感采集設備安裝在高壓室中的每一個封閉式開關柜內，主要包含6個無源無線溫度傳感器和1個無線測溫終端機。將6個傳感器分別安裝在比較容易發(fā)熱的接觸點位置，如出線接頭、梅花觸頭以及進線接頭等。終端機安裝在開關柜內的低壓室中。二層是變電站。在每個變電站安置1個無線測溫前置機，收集各采集終端機設備的數據后，將數據打包整體經由IP網絡輸送至巡檢中心。第三層是巡檢中心。每個巡檢中心需要配置1臺監(jiān)控服務器，以顯示并處理各變電站內高壓設備的溫度數據。如果有必要，各巡檢中心還可以把溫度信號傳輸至電力公司的主站服務器。第四層是系統(tǒng)的主站服務。主站服務器可以為后臺服務人員提供的溫度信息，以便工作人員及時做出有效的安排與處理。
鎧裝開關柜電氣設備無源無線測溫系統(tǒng)的功能是實時監(jiān)測溫度，以保證預警與報警雙重功能設置。同時，這種系統(tǒng)操作簡潔且數據顯示形象多元，具體功能主要由第三層與第四層實現。它的功能主要包括以下4個方面。24h監(jiān)測高壓開關柜的溫度變化，以及時對缺陷故障做出判斷。保存電氣設備的歷史溫度數值，便于后續(xù)的比較與分析。統(tǒng)計分析溫度數據，同時繪制相關的數據圖表，便于查看。實時監(jiān)測溫度值是否處于高溫預警狀態(tài)。
3.10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的調試應用
3.1系統(tǒng)調試
硬件與軟件的調試將對10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)自身真正發(fā)揮功能具有關鍵性作用。因此，相關人員積重視各功能模塊的調試。
3.1.1硬件調試
系統(tǒng)硬件調試的流程是PCB裸板測試、上電操作、源調試以及主芯片硬件調試，如表1所示。
表110kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)硬件調試
3.1.2軟件調試
系統(tǒng)的軟件調試主要包含溫度采集調試模塊、藍牙通信調試模塊以及LCD顯示調試3方面內容。溫度采集模塊的作用是對比溫度數值變化來判別測溫程序是否正常運行。藍牙通信模塊的調試主要由兩部分組成：一部分是高壓側單獨調試，以串口助手為支撐，以驗證PC接收到的數據是否正確；另一部分是對高壓側向低壓側輸送數據的調試，借助串口助手向PC進行傳輸以驗證其正確性。LCD顯示調試需要依照控制時序。10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)真正投入使用，需要完成硬件與軟件的調試。
3.2具體應用
為了驗證 10kV 高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的有效性，在經常發(fā)生高壓開關柜發(fā)熱問題的變電站展開應用。對現場的實際情況進行現場調試、溫度初次測量以及初次軟件測試后，綜合分析其測試結果，評估變電站應用開關柜無線測溫系統(tǒng)的使用效果。結合3個月的數據進行分析，表明設計的10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)具有有效性和實用性，可妥善解決與處理干擾變電站多年的高壓開關柜發(fā)熱問題。
3.3效益分析
一方面，無線測溫系統(tǒng)可以持久不間斷地監(jiān)測開關柜的溫度，及時收集并發(fā)送準確的監(jiān)測數據，以免電氣設備由于溫度過高而導致電網出現故障。同時，該系統(tǒng)可以提供及時的報警提示，確保工作人員時間解決出現的異常問題，以免造成嚴重損失。另一方面，無源無線測溫系統(tǒng)可以將傳統(tǒng)的被動檢修轉變?yōu)橹鲃訖z修，依次為狀態(tài)檢修準備數據資料，確保電網運行的安全性與可靠性。
4.安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)及在線測溫產品介紹
4.1概述
開關柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是基于470MHz無線測溫技術開發(fā)的針對開關柜進行測溫的系統(tǒng)，可對開關柜分別為母線排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進行實時監(jiān)測，方便運維人員及遠程監(jiān)控中心掌握現場設備運行情況。
4.2應用場所
變電所，配電室，箱變等
配電室箱變數據中心機房
4.3系統(tǒng)架構
開關柜無線測溫系統(tǒng)由無線溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監(jiān)測預警工作站三部分組成，
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實時監(jiān)測
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點的溫度數據及有關故障、告警等信息。
4.4.2溫度查詢
溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
4.4.3運行報表
查詢各回路設備運行溫度報表。
4.4.4實時報警
壁掛式無線測溫監(jiān)控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出警告。設備提供以下幾種告警方式：
1）彈出事件報警窗口。
2）實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警。
3）短信警告?？梢韵虬l(fā)送告警信息短信（需選配）。
4.4.5歷史告警查詢
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠對所有告警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。
4.4.6用戶權限管理
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
4.4.7定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
WEB，手機APP（可選）：
通過和手機APP展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監(jiān)測點位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。
4.5.產品選型
4.5.1無線測溫傳感器選型
4.5.2收發(fā)器選型
4.6典型配置方案
4.6.1高低壓柜內電氣接點無線測溫（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ARTM-Pn通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收60只無線溫度傳感器 ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
ARTM-PnATE100接點測溫ATE200母排測溫ATE400斷路器觸頭測溫
4.6.2高壓柜內電氣接點無線測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）
a）配置方案
說明：ASD320通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收12只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實例
ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫
4.6.3高低壓柜內電氣接點無線測溫（集中就地顯示/就地無顯示）
a）配置方案
說明：觸摸屏通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器 ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場不需要就地顯示，可以直接通過ATC的RS485接口，把數據傳送到值班室的遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
b）安裝實例
ATP070ATCATE200接點測溫ATE200電容器表面測溫
4.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現場）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說明：Acrel-2000/A通過RS485接口連接ATC實現開關柜溫度集中顯示，可接收240只無線溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說明：Acrel-2000T/B不僅可以通過RS485連接多種ATC收發(fā)器接收所有型號傳感器實現集中顯示，還可以通訊連接配電室內無線測溫相關就地顯示裝置實現集中顯示，同時還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監(jiān)控設備進行監(jiān)測。
4.6.5低壓電氣接點有線測溫、變壓器繞組測溫
a）配置方案
說明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線連接，Pt100傳感器客戶自配，測量低壓電氣接點時Pt100傳感器需做好絕緣處理。
b）安裝實例
ARTM-8PT100
5.結語
10kV 高壓開關柜無線測溫技術的使用可以推動我國電力事業(yè)的進步。10kV 高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)針對各類高壓開關柜事故具有良好的預防效果，因此在變電站的具體項目建設中需要具備堅實的理論知識，以確保 10kV 高壓開關柜安全穩(wěn)定運行。
參考文獻
[1]崔金奇.10KV高壓開關柜無線測溫技術分析[J].通信電源技術，2020（5）:45-46.
[2]王帥.10KV高壓開關柜無線測溫設備在電氣設備維護中的應用及優(yōu)勢分析.
[3]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.02月版.
[4]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06月版.
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