李婧婧

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：為了對高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度進行有效準(zhǔn)確的測量,，在對變電站開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境的要求做出準(zhǔn)確判斷的基礎(chǔ)上,，設(shè)計了一套基于無源無線SAW溫度監(jiān)測系統(tǒng),，用無線電信號將分散的傳感器進行連接，組成設(shè)備的溫度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),，將參數(shù)信息送至監(jiān)控中心，以便相關(guān)工作人員進行直觀的觀測,。該裝置投入到變電站中測試,，發(fā)現(xiàn)對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度能進行準(zhǔn)確有效的檢測，并能正常發(fā)出預(yù)警信號,，達到了預(yù)期目標(biāo),。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；無源,；無線,；測溫系統(tǒng)

0 引言

高壓開關(guān)柜是變電站里一種必不可shao的設(shè)備，它能不能做到可靠運行是變電站安全生產(chǎn),、電力可靠的一個非常關(guān)鍵的因素,。開關(guān)柜設(shè)備在長期運行過程中，開關(guān)柜內(nèi)的觸點,、母排,、電力電纜銜接等部位因老化、接觸不良和松動導(dǎo)致在正常負荷下發(fā)熱現(xiàn)象,，如果不能對這些部位的溫度進行有效的檢測,，可能會導(dǎo)致整個變電站運行的癱瘓。在對上述問題分析研究

的基礎(chǔ)上,，本文提出采用無源無線SAW的方法用于變電站開關(guān)柜設(shè)備溫度的監(jiān)測,，采用無源無線SAW用于開關(guān)柜內(nèi)溫度的檢測，靈敏,、穩(wěn)定的檢測運行夠確保高壓開關(guān)柜更好的工作和統(tǒng)一的監(jiān)測站管理,，是維護工作人員的有利助手。

1 SAW溫度檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計采用了無源無線SAW溫度傳感器作為開關(guān)柜溫度采集原件,，不僅無線、無源占地小,，還具有測量快速,、抗干擾能力強、保密性好,、成本低等優(yōu)點,，實現(xiàn)在開關(guān)柜這種惡劣環(huán)境下對溫度的測量，系統(tǒng)的整體設(shè)計如圖1所示,，具體方案歸結(jié)起來主要  可分為三個部分：高壓開關(guān)柜層,、站內(nèi)主控層、監(jiān)控中心層,。

圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1溫度數(shù)據(jù)采集

通常安裝在被測部位的表面,，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的母線連接接頭和裸露觸點等位置,。用于溫度信號的感應(yīng)和輸送的無線溫度采集器，其結(jié)構(gòu)包括溫度傳感器,、測量電路,、邏輯控制電路、無線收發(fā)電路,，如圖2所示,。溫度采集器是測量柜內(nèi)溫度的最下層的構(gòu)件，由溫度監(jiān)測主機進行處理與顯示數(shù)據(jù)圖像是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸溫度值進行繪制,。

圖 2 溫度采集器結(jié)構(gòu)圖

2.2系統(tǒng)通信實現(xiàn)

通信管理裝置,，它是連接各個部件的中間橋梁，將開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器檢測的溫度信息輸送出去,，最終的接受方是供電公司調(diào)度大廳的信息監(jiān)控中心,，通信系統(tǒng)是否安全快捷也是判斷這個系統(tǒng)整體是否有效的原因之一。信息通信系統(tǒng)可實現(xiàn)對各種不同種類的開關(guān)柜內(nèi)溫度測量部件或測量單元的測量控制,、通信管理,、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)處理，將檢測結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)通過專門搭建的用于電網(wǎng)通信的內(nèi)部專網(wǎng)傳送到站控中心和遠方的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng),，如圖3所示,。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計以及在變電站的應(yīng)用

根據(jù)變電站開關(guān)柜工作環(huán)境的需要，首先是系統(tǒng)的初始化,，主要包括測溫系統(tǒng)的設(shè)置以及各個模塊的初始化,，然后，定時器啟動發(fā)射采集信號,，溫度傳感器將檢測的溫度信息通過網(wǎng)絡(luò)傳至站內(nèi)主控室用以通知站內(nèi)人員,，然后再通過通信網(wǎng)傳至調(diào)度監(jiān)控中心，對數(shù)據(jù)進行分析,。通過軟件系統(tǒng)不僅可以在人機交互界面上捕捉到各個溫度傳感器的位置信息,、溫度的實時測量并反饋到主站，還可以通過聲光兩種方式進行故障報警,，并對各類報警進行查詢,、統(tǒng)計、分析,。調(diào)度監(jiān)控中心可以通過軟件系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)庫查看該變電站開關(guān)柜在監(jiān)控期間發(fā)生的超溫信息和故障信息,。

4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當(dāng)前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎(chǔ)上,充分吸收當(dāng)前國內(nèi)外廠家的成功案例,，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗,，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O(shè)計思想，結(jié)合自動化技術(shù),、計算機技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、通信技術(shù)而設(shè)計的一款無線測溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通信（如圖4）,，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約,，可靠性和開放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(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?？梢员O(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況,，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生,。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，硬件兼容性強，軟件移植性好,，應(yīng)用功能豐富,。該系統(tǒng)具有強大的處理能力，快速的事件響應(yīng),，友好的人機界面,，方便的擴充手段。其軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)軟件工程的設(shè)計規(guī)范,模塊劃分合理,，接口簡捷明了,，主要包括主控模塊、人機界面,、圖形組態(tài),、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊,。

圖4 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

■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(shù)據(jù)及有關(guān)故障,、告警等信息

■溫度查詢

溫度歷史曲線（1分鐘,、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

查詢各回路設(shè)備運行溫度報表.

■實時報警

壁掛式無線測溫監(jiān)控設(shè)備具有實時報警功能,，設(shè)備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警,。

■設(shè)備提供以下凡種告警方式：

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實時語音報警功能,，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

C.短信吿警，可以向zhi定手機號ma發(fā)送吿警信息短信（需選配短信mao）.

■歷史告警査詢

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M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,。

■用戶權(quán)限管理

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行,，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。

通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）,?？梢远x不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權(quán)限,，為系統(tǒng)運行,、維護、管理提供可靠的保障,。

■定值設(shè)置

用于修改高溫定值,、超溫定值。

■WEB（可選）

展示頁面顯示變電站數(shù)量,、變壓器數(shù)量,、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息， 設(shè)備溫度,、通信狀態(tài),，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量,、回路個數(shù),、有功功率、無功功率,、用電量,、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控,、變壓器,、通信模塊切換到需要查看的界面。

實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點溫度,、電壓,、電流、功率曲線信息,。

接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化,，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。

能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值,，功率、電能趨勢曲線,，電能環(huán)比,，用電排名。

運維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設(shè)備的通信狀態(tài),。

■手機APP（可選）

設(shè)備數(shù)據(jù)員面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù),、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。

4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器,、收發(fā)器,、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭,、靜觸頭,、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點,，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置,，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖5）。

圖5 電氣接點在線測溫結(jié)構(gòu)圖

4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

無線溫度傳感器共有5種,，分別對應(yīng)螺栓固定,、表帶固定、扎帶捆綁,、合金片固定等安裝方式,。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同,，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器,。

4.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

無線測溫收發(fā)器共有3種,，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進行匹配,，同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收,。

4.3.3 安科瑞顯示終端

顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上,，若柜體開孔不便,，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點實時溫度的同時,，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況,。

5 結(jié)語

基于無源無線SAW的開關(guān)柜溫度檢測系統(tǒng)為變電站開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器的定位，溫度信息的測量以及實時上傳，超溫報警提供了強有力的支持，以便電力調(diào)度人員及運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障并能迅速定位故障點,。此外,，該溫度檢測系統(tǒng)能通過系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫查看監(jiān)控期間出現(xiàn)的故障信息,。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)布設(shè)方便,，具有較高的可靠性和實用性,。

【參考文獻】

[1] 苑舜.高壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)[M].第1版.北京:機械工業(yè)出版社,2001.3.7.

[2] 程林中,張文燁,龍城,李堅,竇阿林.基于無源無線SAW的開關(guān)柜溫度檢測系統(tǒng)的研究.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

作者簡介：李婧婧,，女,，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用,，