淺談高壓配電柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計及選型

李婧婧

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：高壓配電柜是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵電能分配節(jié)點，保證其運行的穩(wěn)定可靠具有重要意義。文章綜合運用了470MHz無線測溫、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，設(shè)計了一套高壓配電柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)。應用結(jié)果表明，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)準確，預警及時，滿足一般電力系統(tǒng)的應用要求。

關(guān)鍵詞:高壓；配電柜；溫度監(jiān)測

一、引言

       隨著電氣自動化技術(shù)的普遍應用供配電系統(tǒng)的綜合性能越來越受到人們的關(guān)注。高壓配電柜作為供配電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其運行的可靠性與穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)都有著直接的影響。在實際環(huán)境中,高壓配電柜作為電能分配的重要節(jié)點，經(jīng)常會因為接觸不良、散熱不佳電流過大等問題而產(chǎn)生高溫,進而造成跳閘、火災等事故。因此，對高壓配電柜進行溫度監(jiān)測具有重要的價值。

       根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)結(jié)合溫度監(jiān)測的實際需求文音設(shè)計的高低配電柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)包括控制主機、數(shù)據(jù)集中器、無線測溫單元和聲光報警等模塊。

       由干一般的高壓配申柜內(nèi)通常安裝有三相線路和若干個閘門,還有一些斷路器、母線等設(shè)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布置測點溫度數(shù)據(jù)通過470MH無線組網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)集中器，再由RS-485數(shù)據(jù)總線傳送到主機。主機中運行的監(jiān)控軟件對各測點溫度數(shù)據(jù)進行分析，如發(fā)現(xiàn)超過預設(shè)值則立即發(fā)出預警，同時將預警信息發(fā)送至值班室，從而實現(xiàn)對高壓配電柜的溫度實時監(jiān)測。

(一)溫度傳感器

       當前可以從市場上采購的溫度傳感器種類和型號都非常多,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合均有所有同，根據(jù)實際的應用需求進行合理的選用。在本系統(tǒng)中，通過高性能溫度傳感器對高壓配電柜內(nèi)的溫度進行實時測量。綜合考慮成本、精度和應用條件等要求確定采用多路無線測溫傳感器進行采集測量范圍為-50~125℃精度在1%以內(nèi)。無線溫度傳感器由于電磁感應供電無線測溫具有測溫速度快、周期短、免維護、使用壽命長、故障率低等特點,特別適用于高壓配電柜內(nèi)的應用場合。

(二)數(shù)據(jù)集中器

       考慮到溫度測點較多這些測點如果分別傳輸至主機。必然會增加系統(tǒng)的復雜度，使得系統(tǒng)硬件開發(fā)和軟件設(shè)計的難度都明顯增加。因此，為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，簡化系統(tǒng)設(shè)計,文章采用了數(shù)據(jù)集中器對所有測點的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的匯聚和傳輸。數(shù)據(jù)集中器的作用是對所有溫度測點的數(shù)據(jù)進行匯聚.形成一組溫度數(shù)據(jù)序列，以便于集中傳輸。數(shù)據(jù)集中器設(shè)置在無線測溫傳感器和主機之間，是470MHz無線網(wǎng)絡和RS-485的傳輸通道,測點數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)售口器進行打包處理后,批量發(fā)送至主機進行分析。

(三)監(jiān)測主機

       監(jiān)測主機是系統(tǒng)的控制核心，也是主要的邏輯控制模塊。監(jiān)測主機可以采用單片機、嵌人式系統(tǒng)或PC，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的臨時存儲.文章采用了PC機作為監(jiān)測主機。所有測點的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測主機后在監(jiān)測軟件的控制下首先會對數(shù)據(jù)的有效性進行判斷，對于無效數(shù)據(jù)會被拋棄，有效的數(shù)據(jù)會與系統(tǒng)中預測的溫度閾值進行對比，如果溫度值不在閾值范圍內(nèi) 說明高壓配電柜內(nèi)的相應測點運行出現(xiàn)了異常軟件會立即向聲光報警器發(fā)送一個觸發(fā)脈沖，及時發(fā)出敬報信號。同時還會將報警信息通過網(wǎng)絡發(fā)送到遠程值班中心提示值班人員及時安排維修。

       在實際的供配電系統(tǒng)中,尤其是大型供電網(wǎng)絡，高壓配電柜的數(shù)量往往有多個，而且型號也各不相同，因此在硬件安裝時也需要根據(jù)柜內(nèi)部局進行合理的安裝，這里直點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出線電纜連接處: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式的動觸頭上是重點監(jiān)控部位，也可以安裝在靜觸頭上。對于動觸頭安裝方式，優(yōu)點是后期維護方便，如果傳感器出現(xiàn)損壞，只需停役故障設(shè)備間隔進行更換即可。但動觸頭經(jīng)常處于活動狀態(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，由于靜觸頭不會產(chǎn)生運動。因此其安裝工藝就簡單得多，對絕緣要求也不高，可以避免傳感器因振動和沖擊而損壞。然而一旦靜觸頭上的傳感器發(fā)生故障停役整條母線才能更換維修，這對供電的可靠性會造成嚴重影響。因此，對于供電可靠性要求高的場合應采用動觸頭安裝方式。

       本系統(tǒng)在某項目現(xiàn)場的多個高壓配電柜中進行了試運行,經(jīng)過3個月的測試和優(yōu)化，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，溫度數(shù)據(jù)測量準確,數(shù)據(jù)傳輸快速高效，預警觸發(fā)及時準確，完quan滿足實際工程的應用需求。

1、概述

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

       Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

 

2、應用場所

       適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。

 

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

4、系統(tǒng)功能

       測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

 

 

2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

 

3）運行報表：查詢及打印各測溫點zhi定時間的溫度數(shù)據(jù)。

 

4）實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)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。

 

5）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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

 

 

 

 

5、系統(tǒng)硬件配置

       溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)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(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

 

 

       本系統(tǒng)采用了無線測溫傳感器和無線通信模式，實現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)與高壓線路的隔離，減少了設(shè)備電氣連接，提高了系統(tǒng)抗干擾能力。系統(tǒng)通過動觸頭的安裝方式，雖然在一定程度上增加了傳感器損壞的風險，但對供電系統(tǒng)可靠性的影響可以降至最di。因此，本系統(tǒng)的設(shè)計具有較強的實用價值，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(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計探討[J]．市場周刊：商務營銷,2020,000(088):P.1-1

［2］夏樾．變電站高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．電子測試,2020,000(023):31-3245

［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022年05版

作者簡介：李婧婧，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)