安科瑞 劉邁

　　摘要：近年來(lái)，隨著電力市場(chǎng)需求的日益增長(zhǎng),，高壓開(kāi)關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,，其本身的安全性、經(jīng)濟(jì)性也受到了人們的重視,。本文著重介紹了35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用情況﹐介紹了技術(shù)特點(diǎn)和工作原理﹐對(duì)其在35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用進(jìn)行歸納,，以及變電站的無(wú)源無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的運(yùn)用,。

　　關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；無(wú)線測(cè)溫,；技術(shù),；應(yīng)用

　　0引言

　　隨著電力市場(chǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定需求不斷增加，對(duì)電力供應(yīng)的質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求,。在開(kāi)關(guān)柜中廣泛采用新技術(shù)和新工藝,，使得其可靠性得到了很大的提高。六氟化硫氣體具有良好的絕緣和消弧特性,，在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用,。全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜在長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)載下，其散熱性能不佳,，容易導(dǎo)致熱聚集,，溫度上升會(huì)對(duì)電器的絕緣性能產(chǎn)生不利影響；全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜不能觀測(cè)到動(dòng)觸點(diǎn)與柜內(nèi)靜接觸位置連接,、接地刀閘分合等情況,，不能對(duì)柜體內(nèi)部進(jìn)行溫度測(cè)量，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn),。通過(guò)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜母排,、電纜接頭的直接監(jiān)控，可以有效地降低由于過(guò)熱引起的火災(zāi)和大面積停電,。

　　1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用意義

　　電氣設(shè)備的導(dǎo)電連接部位松動(dòng),，刀閘、斷路器接觸松動(dòng)等,，都會(huì)使設(shè)備的溫度聚集,，使有關(guān)部件的性能惡化，從而引發(fā)導(dǎo)線的熔融,、絕緣擊穿,，嚴(yán)重危害電網(wǎng)的安全。隨著鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展,，電力系統(tǒng)中的無(wú)人值守變電站將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用,，對(duì)變電站內(nèi)的各種信息進(jìn)行更嚴(yán)格的控制，但目前變電站對(duì)主要設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)還處在初級(jí)階段,，監(jiān)控范圍小,，尤其是在密閉設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)中，更是處于“盲區(qū)”,，技術(shù)水平也比較落后,。目前變電所的高壓設(shè)備基本上都是封閉的，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是不可能的，有些裝置還采取了開(kāi)孔和紅外線測(cè)溫器的方法,，但其缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)地收集和發(fā)送數(shù)據(jù),，對(duì)電力系統(tǒng)的絕緣性能有很高的要求；不能直接附著在高壓帶電裝置上,，精度低需要檢查,，還需要人在現(xiàn)場(chǎng)才能顯現(xiàn)效果，并且只適合于裸露的設(shè)備,；但是,，該模型的安全性更高。傳統(tǒng)的測(cè)溫方法不能滿(mǎn)足無(wú)人值守站對(duì)主要設(shè)備的關(guān)鍵位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求,。研制一套適用范圍廣,、安全可靠的測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)重要設(shè)備（尤其是密閉裝置）的關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患,，采取措施，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大,，對(duì)保障電網(wǎng)安全運(yùn)行意義重大,。

　　2 35kV高壓開(kāi)關(guān)柜常用幾種無(wú)線測(cè)溫傳感器的原理及技術(shù)特點(diǎn)

　　2.1無(wú)線測(cè)溫的原理

　　無(wú)線測(cè)溫的基本原理是：溫度傳感器、紅外溫度傳感器,、半導(dǎo)體傳感器,、表面溫度傳感器、被動(dòng)無(wú)線傳感器,。熱敏傳感器的工作原理是,，電阻會(huì)隨著溫度的變化而變化，熱敏電阻具有高度敏感性,，可以很容易地檢測(cè)溫度變化,；缺點(diǎn)是,，阻值非線性,，溫度范圍要求嚴(yán)格，元件易老化,，使用壽命相對(duì)較短,，隨著使用年限的縮短，精度及穩(wěn)定性也會(huì)下降,。紅外溫度計(jì)的特點(diǎn)是無(wú)接觸式,，不干擾被測(cè)物的狀態(tài)；其不足之處在于易受溫度,、濕度,、輻射等因素的影響。半導(dǎo)體傳感器的精度較高，但與熱敏電阻器相比,，它的反應(yīng)時(shí)間要比熱敏電阻器慢,。半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)勢(shì)在于安全性高，識(shí)別精度高,，可靠性更高,。它的特點(diǎn)是采用被動(dòng)式測(cè)溫，采用無(wú)線傳輸?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜溫度的測(cè)量,。其優(yōu)點(diǎn)是體積較小,，能耗低，但其缺點(diǎn)是訊號(hào)傳送距離較短,，而且傳送時(shí)不能有障礙物,，若受測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)位移或振動(dòng)，則會(huì)造成 相位的改變,，從而影響溫度測(cè)量的精度,。被動(dòng)式無(wú)線感應(yīng)器采用能源采集方式來(lái)獲取感應(yīng)器所需的能源，摒棄了電池與常規(guī) CT的取電方式,。利用等電位法實(shí)現(xiàn)了高壓電網(wǎng)的安全性和可靠性,， EH技術(shù)具有循環(huán)、低能耗等特點(diǎn),，是未來(lái)無(wú)線溫度測(cè)量的發(fā)展方向,。

　　2.2該測(cè)溫的技術(shù)特點(diǎn)

　　以下是關(guān)于無(wú)源無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)特性，即當(dāng)母排經(jīng)過(guò)交流電時(shí),，會(huì)在母排附近形成一個(gè)交變磁場(chǎng),，通常這些磁場(chǎng)會(huì)被釋放到空氣中，不能被利用?，F(xiàn)在,，主排上安裝一條特殊的金屬條，可以讓磁場(chǎng)中的能量在金屬條流動(dòng),，而在金屬條上則有一個(gè)線圈,，當(dāng)電流聚集到一起時(shí)， MCU就會(huì)釋放出足夠的電流,，然后再用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將熱量傳遞給 MCU,。該傳感器采用了原來(lái)沒(méi)用的交流磁場(chǎng)，為 MCU提供能量,，使其在不使用電池的情況下,，可以長(zhǎng)時(shí)間的工作，使用壽命超過(guò)10年,，而且基本不需要維修,。與一般的硅鋼片不同,，硅鋼片有一條直線，一次電流和二次電流呈線性關(guān)系,，當(dāng)一次電流很大時(shí),，二次電流會(huì)被大量的二次電流所吸收，導(dǎo)致二次電流無(wú)法釋放,，造成危險(xiǎn),。被動(dòng)式無(wú)線傳感器采用一種特別的合金，其線性范圍很小,，磁場(chǎng)迅速達(dá)到飽和狀態(tài),，初級(jí)電流持續(xù)上升，電流幾乎沒(méi)有增長(zhǎng),，因此不需要加熱設(shè)備,，也不會(huì)產(chǎn)生渦流和溫度上升。

　　被動(dòng)式無(wú)線溫度計(jì),，其體積較小,，安裝完畢后，其高度與動(dòng)接觸鐵環(huán)之高﹐基本不會(huì)對(duì)絕緣距離產(chǎn)生任何影響,，也不會(huì)影響電力裝置的安全性,。被動(dòng)式無(wú)線感應(yīng)器的訊號(hào)要從開(kāi)關(guān)柜里傳出，相隔二十多米遠(yuǎn),，所以沒(méi)有在開(kāi)關(guān)柜里裝任何接收裝置,，也沒(méi)有電纜﹐也沒(méi)有天線﹐只有一個(gè)感應(yīng)器，不會(huì)對(duì)電器安全產(chǎn)生任何影響,。目前,，我國(guó)的無(wú)線傳感設(shè)備大多采用高精度的進(jìn)口數(shù)碼傳感元件，且都是采用接觸式溫度測(cè)量,。該傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱點(diǎn)附近的溫度變化的快速測(cè)量,，使其精度得到很高的提高。所有的資料傳送程序都要經(jīng)過(guò)檢查﹐檢查出的資料都會(huì)被刪除﹐所以不會(huì)由于傳送而產(chǎn)生有誤差的溫度,。小型,，可裝于動(dòng)觸頭、靜觸頭,、變壓器進(jìn)出線,、刀閘等部位,，一種多個(gè)傳感器的安裝形式,，為施工提供了便利。

　　所有的傳感器的出廠號(hào)碼都是固定的,，只需要在接收設(shè)備上進(jìn)行匹配就可以,，不需要進(jìn)行前期的協(xié)調(diào),，也不需要專(zhuān)門(mén)的維修和替換。傳感系統(tǒng)使用頻分多址技術(shù),，各感應(yīng)器使用相同的波段進(jìn)行通信,，所需的波段不會(huì)超過(guò)20 ms。被動(dòng)式無(wú)線測(cè)溫傳感器與其它環(huán)境溫濕度,、帶電顯示,、抽濕機(jī)、位移傳感器等傳感器均使用相同的通訊架構(gòu),，能共用一個(gè)單一的接收裝置,，方便日后安裝傳感器收集其它物理量。同時(shí),，還集成了 MODBUS,、61850等標(biāo)準(zhǔn)接口，可實(shí)現(xiàn)與其它廠商的通信,。為其它平臺(tái)的資料分享,，提供各種不同的分享界面。具有RS485通信接口,、 TCP/IP通信接口,、RS232通信接口。為方便用戶(hù)使用﹐有多種顯示接口﹐有分別的開(kāi)關(guān)柜和變電所的顯示接口,，并能將全省的資料集中在伺服器上,。被動(dòng)式無(wú)線溫度計(jì)克服了電池供電不足的缺點(diǎn)，提供更多的電力,，所以即使是在較高的溫度下,，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。溫度范圍為-45~125攝氏度,，目前廠商仍在不斷改進(jìn),，未來(lái)的溫度將會(huì)在-45~135攝氏度之間。

　　3無(wú)源無(wú)線測(cè)溫技術(shù)在35kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用

　　為改善變電所的維修工作,，及時(shí)解決高壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)熱問(wèn)題,，選用了無(wú)線溫度測(cè)量系統(tǒng)。按有關(guān)規(guī)定,，結(jié)合實(shí)際條件對(duì)35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,、測(cè)試，收集資料,、分析,，驗(yàn)證了該系統(tǒng)是可靠、實(shí)用的,。采用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)后,，變電所對(duì)35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行有效的控制,，保證了供電安全。

　　4安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

　　4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Acrel-2000T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)Modbus-RTU,、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性,、可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高,。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,。

　　適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠,、化工,、水泥、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),。

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　4.2系統(tǒng)功能

　　測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T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)。

　　溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線,。

　　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),。

　　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,。

　　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,。

　　4.3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),。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　總結(jié)了目前35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜采用常規(guī)無(wú)線測(cè)溫技術(shù)難以滿(mǎn)足要求,。而高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，如果出現(xiàn)故障,，將會(huì)造成很大的影響,。35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜使用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量設(shè)備的安裝方便,、快速測(cè)量結(jié)果,，更符合當(dāng)今技術(shù)的快速發(fā)展。在未來(lái)的溫度測(cè)量技術(shù)中,，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用狀況,，對(duì)使用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和研究，并在不斷的學(xué)習(xí)和摸索中完善溫度測(cè)量系統(tǒng),。

　　參考文獻(xiàn)：

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