淺談高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：高壓開關(guān)柜是保護高壓系統(tǒng)得以安全運轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，不過由于高壓開關(guān)柜需要保持長期穩(wěn)定的工作，因此在高壓柜的內(nèi)部導(dǎo)電處很容易會因為過熱造成相連設(shè)備的損壞，甚至情況嚴重時將出現(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)合其測溫區(qū)特點，可以使用無線組網(wǎng)、無線傳輸、CT供電的無線測溫方式，保障設(shè)備系統(tǒng)的整體安全和穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；無線測溫；測溫系統(tǒng)；無線組網(wǎng)

引言

高壓開關(guān)柜主要用于關(guān)閉以及開斷電氣設(shè)備的電力線路，是保障系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)的重要設(shè)備。為了保障電氣系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定的運行，開關(guān)柜通常需要保持長期的運行，這所帶來的影響非常明顯。首先是在長期運行狀態(tài)下，高壓開關(guān)柜的運轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)磨損。其次在高壓高溫的工作環(huán)境下，高壓開關(guān)柜還會出現(xiàn)一定的氧化，進而造成設(shè)備部件的松動。這些問題所帶來的弊端是導(dǎo)電處電阻增大，進而影響系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。如若不加以控制，必然會造成放電、熔焊甚至火災(zāi)等問題。

一、高壓開關(guān)柜無線測溫運作原理及構(gòu)成

高壓開關(guān)柜對測溫有著很高的要求具體包括：不可出現(xiàn)高壓絕緣；測溫系統(tǒng)不可影響高壓柜工作性能；測溫系統(tǒng)不可以對高壓柜造成電磁干擾。針對以上需求，無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被設(shè)計為如圖1所示。

無線測溫主要是由三個部位構(gòu)成，分別為監(jiān)測裝置、低壓接收端與上位機數(shù)據(jù)處理裝置、高壓發(fā)射端裝置。

（一）無線模塊

一般來說高壓柜的無線測溫能夠滿足這樣幾點條件：點對多點組網(wǎng)；傳輸距離達10米至30米之間；能夠進行數(shù)據(jù)實時傳輸。目前常用的無線通信技術(shù)包括藍牙、UWB、WiFi、

ZigBee等，主流無線通信全部使用的是2.4執(zhí)照頻段，該頻段免費，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離的信號無線傳輸，一般常用于農(nóng)業(yè)自動化、汽車自動化以及電子設(shè)備消費等。

（二）高壓發(fā)射端

該組織通常被設(shè)置在高壓柜內(nèi)部，例如動靜出頭能夠?qū)崿F(xiàn)高壓柜內(nèi)部溫度采集，使用單片機測量與處理高壓柜溫度傳感器，通過無線模塊將溫度數(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)射端通常會被設(shè)計成較小的體積，且安裝方便，能夠利用CT供能。所以高壓發(fā)射端通常會包括無線電路、單片機、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，顯然這會對高壓柜的溫度監(jiān)測造成一定干擾。針對這一問題，我們對高壓柜進行抗干擾設(shè)計，提高測溫可靠性。抗干擾需要解決三個要素，分別為干擾源，敏感設(shè)備，以及傳播途徑。對此可以針對性的調(diào)整測溫設(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提高軟件抗干擾度的方式，即在單片機設(shè)計中采取冗余設(shè)計，并啟用開門狗模塊，加入溫度監(jiān)測校驗，保障信號穩(wěn)定。

二、實驗結(jié)論

為證實本系統(tǒng)測溫效果，筆者通過實驗室升流器模擬電流，將高壓發(fā)射端放置在電路導(dǎo)線，分別在30℃、45℃、60℃、70℃、90℃、110℃進行檢測，結(jié)果如圖3。

從實驗結(jié)果可以看出，本次測溫度誤差為±1℃，因此可以滿足高壓柜測溫要求。

三、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

（一）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(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel2000T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)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(biāo)準(zhǔn)ModbusRTU、ModbusTCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。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?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)防嚴重故障發(fā)生。

（二）應(yīng)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)、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。

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（四）系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel2000T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。

（五）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。

四、結(jié)語

本文所研究和介紹的高壓柜測溫系統(tǒng)，使用的是無線組網(wǎng)、CT供電的無線傳輸系統(tǒng)，因此能夠有效解決高壓柜測溫系統(tǒng)突然升高，以及柜內(nèi)高壓絕緣等問題。利用CT供電可以在保障高壓側(cè)電路穩(wěn)定供能的同時實現(xiàn)對地絕緣。無線組網(wǎng)的連接方式則可以確保測溫系統(tǒng)更為實用。*后從軟硬件等方面提供給測溫系統(tǒng)的抗干擾設(shè)施，更是可以大幅提高測溫質(zhì)量及可靠性。

參考文獻

1. 周文文,聶一雄,徐衛(wèi)東,等.10kV智能化高壓開關(guān)柜測溫系統(tǒng)設(shè)計[J].廣東電力,2017,30(12):130135.

2. 董淑瑩，鄭文龍，穆三強，高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的研究

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