淺談高壓配電柜溫度在線(xiàn)監測系統的設計及選型

摘要：高壓配電柜是電力系統的關(guān)鍵電能分配節點(diǎn)，保證其運行的穩定可靠具有重要意義。文章綜合運用了470MHz無(wú)線(xiàn)測溫、無(wú)線(xiàn)傳輸等技術(shù)手段，設計了一套高壓配電柜溫度監測系統。應用結果表明，本系統運行穩定可靠，數據準確，預警及時(shí)，滿(mǎn)足一般電力系統的應用要求。

關(guān)鍵詞:高壓；配電柜；溫度監測

一、引言

       隨著(zhù)電氣自動(dòng)化技術(shù)的普遍應用供配電系統的綜合性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注。高壓配電柜作為供配電系統的關(guān)鍵組成部分，其運行的可靠性與穩定性對整個(gè)系統都有著(zhù)直接的影響。在實(shí)際環(huán)境中,高壓配電柜作為電能分配的重要節點(diǎn)，經(jīng)常會(huì )因為接觸不良、散熱不佳電流過(guò)大等問(wèn)題而產(chǎn)生高溫,進(jìn)而造成跳閘、火災等事故。因此，對高壓配電柜進(jìn)行溫度監測具有重要的價(jià)值。

       根據電氣控制系統的一般結構結合溫度監測的實(shí)際需求文音設計的高低配電柜溫度監測系統整體結構包括控制主機、數據集中器、無(wú)線(xiàn)測溫單元和聲光報警等模塊。

       由干一般的高壓配申柜內通常安裝有三相線(xiàn)路和若干個(gè)閘門(mén),還有一些斷路器、母線(xiàn)等設備，這些都是溫度異常的高發(fā)處，因此溫度采集終端也采用多點(diǎn)布置測點(diǎn)溫度數據通過(guò)470MH無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)傳輸至數據集中器，再由RS-485數據總線(xiàn)傳送到主機。主機中運行的監控軟件對各測點(diǎn)溫度數據進(jìn)行分析，如發(fā)現超過(guò)預設值則立即發(fā)出預警，同時(shí)將預警信息發(fā)送至值班室，從而實(shí)現對高壓配電柜的溫度實(shí)時(shí)監測。

(一)溫度傳感器

       當前可以從市場(chǎng)上采購的溫度傳感器種類(lèi)和型號都非常多,并且技術(shù)也已經(jīng)達到較成熟的程度，常用的溫度傳感器主要包括水銀溫度計、熱電偶、光纖測溫計、紅外測溫儀等,這些傳感器的原理和應用場(chǎng)合均有所有同，根據實(shí)際的應用需求進(jìn)行合理的選用。在本系統中，通過(guò)高性能溫度傳感器對高壓配電柜內的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。綜合考慮成本、精度和應用條件等要求確定采用多路無(wú)線(xiàn)測溫傳感器進(jìn)行采集測量范圍為-50~125℃精度在1%以?xún)?。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器由于電磁感應供電無(wú)線(xiàn)測溫具有測溫速度快、周期短、免維護、使用壽命長(cháng)、故障率低等特點(diǎn),特別適用于高壓配電柜內的應用場(chǎng)合。

(二)數據集中器

       考慮到溫度測點(diǎn)較多這些測點(diǎn)如果分別傳輸至主機。必然會(huì )增加系統的復雜度，使得系統硬件開(kāi)發(fā)和軟件設計的難度都明顯增加。因此，為了提高數據傳輸效率，簡(jiǎn)化系統設計,文章采用了數據集中器對所有測點(diǎn)的數據進(jìn)行統一的匯聚和傳輸。數據集中器的作用是對所有溫度測點(diǎn)的數據進(jìn)行匯聚.形成一組溫度數據序列，以便于集中傳輸。數據集中器設置在無(wú)線(xiàn)測溫傳感器和主機之間，是470MHz無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和RS-485的傳輸通道,測點(diǎn)數據在數據售口器進(jìn)行打包處理后,批量發(fā)送至主機進(jìn)行分析。

(三)監測主機

       監測主機是系統的控制核心，也是主要的邏輯控制模塊。監測主機可以采用單片機、嵌人式系統或PC，為了實(shí)現數據的臨時(shí)存儲.文章采用了PC機作為監測主機。所有測點(diǎn)的數據傳輸至監測主機后在監測軟件的控制下首先會(huì )對數據的有效性進(jìn)行判斷，對于無(wú)效數據會(huì )被拋棄，有效的數據會(huì )與系統中預測的溫度閾值進(jìn)行對比，如果溫度值不在閾值范圍內 說(shuō)明高壓配電柜內的相應測點(diǎn)運行出現了異常軟件會(huì )立即向聲光報警器發(fā)送一個(gè)觸發(fā)脈沖，及時(shí)發(fā)出敬報信號。同時(shí)還會(huì )將報警信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到遠程值班中心提示值班人員及時(shí)安排維修。

       在實(shí)際的供配電系統中,尤其是大型供電網(wǎng)絡(luò )，高壓配電柜的數量往往有多個(gè)，而且型號也各不相同，因此在硬件安裝時(shí)也需要根據柜內部局進(jìn)行合理的安裝，這里直點(diǎn)分機溫度采集終端的安裝技術(shù)。

       一般在高壓配電柜中的溫度采集模塊可以安裝在進(jìn)出線(xiàn)電纜連接處:主母排與主母排，分支母排與主母排搭接處:電流互感器P1.P2銅排連接位置。高壓柜斷路器為手車(chē)式的動(dòng)觸頭上是重點(diǎn)監控部位，也可以安裝在靜觸頭上。對于動(dòng)觸頭安裝方式，優(yōu)點(diǎn)是后期維護方便，如果傳感器出現損壞，只需停役故障設備間隔進(jìn)行更換即可。但動(dòng)觸頭經(jīng)常處于活動(dòng)狀態(tài)，溫度傳感器較易損壞，并且對絕緣性能也有特殊要求。對于靜觸頭安裝方式，由于靜觸頭不會(huì )產(chǎn)生運動(dòng)。因此其安裝工藝就簡(jiǎn)單得多，對絕緣要求也不高，可以避免傳感器因振動(dòng)和沖擊而損壞。然而一旦靜觸頭上的傳感器發(fā)生故障停役整條母線(xiàn)才能更換維修，這對供電的可靠性會(huì )造成嚴重影響。因此，對于供電可靠性要求高的場(chǎng)合應采用動(dòng)觸頭安裝方式。

       本系統在某項目現場(chǎng)的多個(gè)高壓配電柜中進(jìn)行了試運行,經(jīng)過(guò)3個(gè)月的測試和優(yōu)化，系統運行穩定可靠，溫度數據測量準確,數據傳輸快速高效，預警觸發(fā)及時(shí)準確，滿(mǎn)足實(shí)際工程的應用需求。

1、概述

       電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

       Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS 485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

 

2、應用場(chǎng)所

       適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

 

3、系統結構

 

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

 

4、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(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

 

 

2）溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

 

3）運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

 

4）實(shí)時(shí)告警：系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

 

5）歷史事件查詢(xún)：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

 

 

 

 

5、系統硬件配置

       溫度在線(xiàn)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(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

 

 

       本系統采用了無(wú)線(xiàn)測溫傳感器和無(wú)線(xiàn)通信模式，實(shí)現了監測系統與高壓線(xiàn)路的隔離，減少了設備電氣連接，提高了系統抗干擾能力。系統通過(guò)動(dòng)觸頭的安裝方式，雖然在一定程度上增加了傳感器損壞的風(fēng)險，但對供電系統可靠性的影響可以降至。因此，本系統的設計具有較強的實(shí)用價(jià)值，可以為相關(guān)領(lǐng)域提供一定的參考。

 

［1］周波．高壓配電柜溫度監測系統設計探討[J]．市場(chǎng)周刊：商務(wù)營(yíng)銷(xiāo),2020,000(088):P.1-1

［2］夏樾．變電站高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監測系統的設計與實(shí)現[J]．電子測試,2020,000(023):31-3245

［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022年05版

作者簡(jiǎn)介：柏為為，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統