淺談高壓配電柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計及選型

更新時間：2022-10-31 | 點擊率：1445

摘要：高壓配電柜是電力系統(tǒng)的關鍵電能分配節(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手段，設計了一套高壓配電柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)。應用結果表明，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。

關鍵詞:高壓；配電柜；溫度監(jiān)測

一、引言

隨著電氣自動化技術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注。高壓配電柜作為供配電系統(tǒng)的關鍵組成部分，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，經常會因為接觸不良、散熱不佳電流過大等問題而產生高溫,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。

二、溫度監(jiān)測系統(tǒng)總體結構及原理

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

由干一般的高壓配申柜內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。

三、系統(tǒng)關鍵功能模塊設計

(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,并且技術也已經達到較成熟的程度，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。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)集中器設置在無線測溫傳感器和主機之間，是470MHz無線網絡和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說明高壓配電柜內的相應測點運行出現(xiàn)了異常軟件會立即向聲光器發(fā)送一個觸發(fā)脈沖，及時發(fā)出敬報信號。同時還會將信息通過網絡發(fā)送到遠程值班中心提示值班人員及時安排維修。

四、系統(tǒng)安裝要求

在實際的供配電系統(tǒng)中,尤其是大型供電網絡，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。

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，只需停役故障設備間隔進行更換即可。但動觸頭經常處于活動狀態(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。

五、系統(tǒng)的應用

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，實際工程的應用需求。

六、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

1、概述

電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(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，提高設備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循標準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、遙設、事件、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速響應，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、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)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。

3、系統(tǒng)結構

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4、系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內所有開關設備運行溫度狀態(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)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音功能，能夠對所有事件發(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關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

六、結語

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低。因此，本系統(tǒng)的設計具有較強的實用價值，可以為相關領域提供一定的參考。