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淺談高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用
更新時(shí)間：2024-08-15 瀏覽次數(shù)：447
摘要：高壓開(kāi)關(guān)柜是保護(hù)高壓系統(tǒng)得以安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，不過(guò)由于高壓開(kāi)關(guān)柜需要保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，因此在高壓柜的內(nèi)部導(dǎo)電處很容易會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱造成相連設(shè)備的損壞，甚至情況嚴(yán)重時(shí)將出現(xiàn)火災(zāi)甚至爆炸等事故。為了避免事故災(zāi)害的出現(xiàn)，我們就做好高壓柜的溫度控制，結(jié)合其測(cè)溫區(qū)特點(diǎn)，可以使用無(wú)線組網(wǎng)、無(wú)線傳輸、CT供電的無(wú)線測(cè)溫方式，保障設(shè)備系統(tǒng)的整體安全和穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；無(wú)線測(cè)溫；測(cè)溫系統(tǒng)；無(wú)線組網(wǎng)
引言
高壓開(kāi)關(guān)柜主要用于關(guān)閉以及開(kāi)斷電氣設(shè)備的電力線路，是保障系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備。為了保障電氣系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，開(kāi)關(guān)柜通常需要保持長(zhǎng)期的運(yùn)行，這所帶來(lái)的影響非常明顯。首先是在長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下，高壓開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)磨損。其次在高壓高溫的工作環(huán)境下，高壓開(kāi)關(guān)柜還會(huì)出現(xiàn)一定的氧化，進(jìn)而造成設(shè)備部件的松動(dòng)。這些問(wèn)題所帶來(lái)的弊端是導(dǎo)電處電阻增大，進(jìn)而影響系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。如若不加以控制，必然會(huì)造成放電、熔焊甚至火災(zāi)等問(wèn)題。
一、高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫運(yùn)作原理及構(gòu)成
高壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)測(cè)溫有著很高的要求具體包括：不可出現(xiàn)高壓絕緣；測(cè)溫系統(tǒng)不可影響高壓柜工作性能；測(cè)溫系統(tǒng)不可以對(duì)高壓柜造成電磁干擾。針對(duì)以上需求，無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為如圖1所示。
無(wú)線測(cè)溫主要是由三個(gè)部位構(gòu)成，分別為監(jiān)測(cè)裝置、低壓接收端與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理裝置、高壓發(fā)射端裝置。
（一）無(wú)線模塊
一般來(lái)說(shuō)高壓柜的無(wú)線測(cè)溫能夠滿(mǎn)足這樣幾點(diǎn)條件：點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)；傳輸距離達(dá)10米至30米之間；能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。目前常用的無(wú)線通信技術(shù)包括藍(lán)牙、UWB、WiFi、
ZigBee等，主流無(wú)線通信全部使用的是2.4執(zhí)照頻段，該頻段免費(fèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離的信號(hào)無(wú)線傳輸，一般常用于農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)自動(dòng)化以及電子設(shè)備消費(fèi)等。
（二）高壓發(fā)射端
該組織通常被設(shè)置在高壓柜內(nèi)部，例如動(dòng)靜出頭能夠?qū)崿F(xiàn)高壓柜內(nèi)部溫度采集，使用單片機(jī)測(cè)量與處理高壓柜溫度傳感器，通過(guò)無(wú)線模塊將溫度數(shù)據(jù)傳輸至低壓接收端。高壓
發(fā)射端電路用于對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集和傳輸。因高壓發(fā)射端所安置的設(shè)備為10kV高壓設(shè)備，因此高壓發(fā)射端通常會(huì)被設(shè)計(jì)成較小的體積，且安裝方便，能夠利用CT供能。所以高壓發(fā)射端通常會(huì)包括無(wú)線電路、單片機(jī)、電源電路、溫度傳感器等部分具體如圖2所示。
（三）抗干擾措施
高壓柜一般工作在大電流、高電壓環(huán)境，顯然這會(huì)對(duì)高壓柜的溫度監(jiān)測(cè)造成一定干擾。針對(duì)這一問(wèn)題，我們對(duì)高壓柜進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)，提高測(cè)溫可靠性。抗干擾需要解決三個(gè)要素，分別為干擾源，敏感設(shè)備，以及傳播途徑。對(duì)此可以針對(duì)性的調(diào)整測(cè)溫設(shè)備的軟硬件，從而抑制甚至消除電磁干擾。如軟件方面可以通過(guò)提高軟件抗干擾度的方式，即在單片機(jī)設(shè)計(jì)中采取冗余設(shè)計(jì)，并啟用開(kāi)門(mén)狗模塊，加入溫度監(jiān)測(cè)校驗(yàn)，保障信號(hào)穩(wěn)定。
二、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
為證實(shí)本系統(tǒng)測(cè)溫效果，筆者通過(guò)實(shí)驗(yàn)室升流器模擬電流，將高壓發(fā)射端放置在電路導(dǎo)線，分別在30℃、45℃、60℃、70℃、90℃、110℃進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖3。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本次測(cè)溫度誤差為±1℃，因此可以滿(mǎn)足高壓柜測(cè)溫要求。
三、安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
（一）概述
電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)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(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)，防止在運(yùn)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(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。
Acrel2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ModbusRTU、ModbusTCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶(hù)管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
（二）應(yīng)用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、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(cè)。
（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
（四）系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
溫度顯示
顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
（2）溫度曲線
查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。
（3）運(yùn)行報(bào)表
查詢(xún)及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
（4）實(shí)時(shí)告警
系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(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(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
（五）系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)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(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
名稱(chēng) | 外形 | 型號(hào) | 參數(shù)說(shuō)明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel2000/T | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤(pán)500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC608705103、IEC608705104、ModbusRTU、ModbusTCP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
| Anet2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴(kuò)展。 |
無(wú)線測(cè)溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel2000T/A | 壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel2000T/B | 硬件：內(nèi)存4G，硬盤(pán)128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2可選Web平臺(tái)/APP服務(wù)器柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450C。 |
| ARTMPn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開(kāi)孔92*92mm； AC85265V或DC100300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開(kāi)孔220*165mm； AC85265V或DC100300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個(gè)ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM8 | 開(kāi)孔88*88mm嵌入式按照； AC85265V或DC100300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測(cè)溫； |
| ARTM24 | 35MM導(dǎo)軌安裝； AC85265V或DC100300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測(cè)溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測(cè)溫； | |
無(wú)線收發(fā)器 |
| ATC450C | 可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600Z做中繼透?jìng)鳌?/p> | |
電池型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電，壽命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電，壽命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護(hù)等級(jí)IP68；35*35*17mm，L=330mm(長(zhǎng)*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流≥5a；50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系； |
四、結(jié)語(yǔ)
本文所研究和介紹的高壓柜測(cè)溫系統(tǒng)，使用的是無(wú)線組網(wǎng)、CT供電的無(wú)線傳輸系統(tǒng)，因此能夠有效解決高壓柜測(cè)溫系統(tǒng)突然升高，以及柜內(nèi)高壓絕緣等問(wèn)題。利用CT供電可以在保障高壓側(cè)電路穩(wěn)定供能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)地絕緣。無(wú)線組網(wǎng)的連接方式則可以確保測(cè)溫系統(tǒng)更為實(shí)用。*后從軟硬件等方面提供給測(cè)溫系統(tǒng)的抗干擾設(shè)施，更是可以大幅提高測(cè)溫質(zhì)量及可靠性。
參考文獻(xiàn)
周文文,聶一雄,徐衛(wèi)東,等.10kV智能化高壓開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東電力,2017,30(12):130135.
董淑瑩，鄭文龍，穆三強(qiáng)，高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的研究
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版