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淺談變電站開關柜溫度在線監測系統設計

文章更新時間：2023-09-05　點擊量：711

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柜，設備數量眾多，每個開關管道都相互影響，相互作用。在日常工作和運行中，如果一個變電站開關柜停止運行或發生安全事故，將涉及整個變電站的輸送和配電，造成重大事故。

關鍵字：變電站開關柜；設備無線測溫系統；

引言

在變電站高壓開關柜設備的長期運行過程中，由于老化、接觸不良、松動，開關柜內的接觸點、母排、電力電纜連接等部位在正常負荷下發熱。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，快速準確地檢測開關柜，是一個重要的研究課題。

1國內外研究現狀及發展趨勢

1.1紅外線成像測溫

紅外成像測溫最早出現在上個世紀的瑞典，由于其先天優勢，一步步發展迅速。紅外成像的原理簡單來說就是任何物體本身都有溫度，可以向外界發熱，而向外發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，直觀發現。我們現在常見的紅外成像儀就是按照這個原理制作的。用在開關柜上，就是根據柜內設備散發的熱量強度，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，不需要打開或關閉。

紅外成像技術的技術特點是在監測電氣設備時，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，但是紅外成像技術也有它不好的一面。紅外技術的本質是發出不同的紅外線。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境，不同的環境也會導致溫度信息傳遞的正確性。因此，綜上所述，紅外測量技術在變電站開關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，光纖技術自出現以來發展迅速，不需要過多介紹光纖技術的優勢。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柜。目前開關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。由于光纖傳輸的各種優點，如果將光纖傳輸作為開關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。但是變電站開關柜和主站之間的距離太短，離監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高壓開關柜溫度測量的特點

高壓開關柜在線測溫方式有du特的規定，與普通測溫不同：

（1）溫度設備高壓絕緣問題突出

高壓開關柜通過柜內測溫裝置和柜外溫度接收裝置輸送測得的高壓溫度數據。同時，柜內外高低壓側會出現高壓絕緣現象，必須采取有效的隔離措施，否則會出現絕緣故障。

（2）開關柜原有功能不受測溫裝置的影響。

開關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場的開關柜結構。

開關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的潮濕污垢，針對機柜內的導電部位。

（4）電磁干擾嚴重的高壓開關柜運行環境

機柜內的電壓、電流和變電站不可避免地會產生巨大的電磁輻射，削弱測溫系統的測溫性能，降低測溫數據的準確性。為了提高溫度數據的準確性，應采取減小誤差的方法和適當的驗證措施。

3硬件設計3SAW測溫系統

3.1采集溫度數據

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開關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，其結構包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路和無線收發電路。

溫度采集器是測量柜內溫度的最下層構件，采用saw檢測溫度信息，無線發射電路采用433MHz發射電磁波，站內開關柜內的SAW傳感器傳感器接收后轉換成自己的能量，將測量到的觸點溫度調整到電磁波上，調制數據以無線方式傳輸到采集終端，實現被測點溫度信息的實時采集，從而實現非接觸溫度測量。

3.2實現系統通信

通信管理裝置是連接各部件的中間橋梁，輸送開關柜內溫度傳感器檢測的溫度信息。最終的接收方是供電公司調度大廳的信息監控中心。通信系統是否安全快捷也是判斷系統整體是否有效的原因之一。信息通信系統可以測量和控制不同類型的開關柜內的溫度測量部件或測量單元，通信管理、數據采集和數據處理，通過專門為電網通信建造的內部專用網絡，將測試結果和設備狀態傳輸到站控中心和遠處的監控和數據采集管理系統。

伴隨著現代社會工業分布式控制體系的發展，RS-作為一種抗電噪聲干擾能力較強的數字通信方式，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、抗干擾能力強等優點。通常用作相對經濟、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

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

4安科瑞無線測溫系統

4.1系統結構

Acrel-通過RS485總線或以太網與間隔層的設備，2000T無線測溫監控系統直接通信，系統設計遵循國際標準Modbus。-RTU、Modbus-TCP等傳輸規則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統具有遙信、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，可監控無線測溫系統的設備運行狀態，實現快速報警響應，防止嚴重故障。