淺談在線測溫係統高壓開關櫃電氣設備中的應用研究

侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：近年來，由於(yu) 開關(guan) 櫃溫度的升高而引發的停電事故不斷增加，加強開關(guan) 櫃溫度的在線實時溫度監控顯得特別重要。該文研製了一款用於(yu) KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guan) 櫃的溫度進行密切監測的係統，能夠實時監控溫度變化情況，確保設備可靠運行。還可以實現自動化、無人化、實時化的遠程監控，減少人力、物力的消耗，在實踐中具有十分重要的意義(yi) 。

關(guan) 鍵詞：無線測溫在線監測開關(guan) 櫃

0 引言

隨著人們(men) 生活水平的不斷提高，用電量逐年增加，而電力係統的穩定運行已經成為(wei) 了各個(ge) 輸配電公司控製的重要目的，也是確保電力係統正常運轉的重要基礎。在電力係統中，封閉式10kV高壓開關(guan) 櫃因載流負荷過大引起設備事故嚴(yan) 重影響著電網係統的正常運行，加強高壓開關(guan) 櫃溫度實時監控顯得尤為(wei) 重要。所謂變電站設備溫度監控是指通過探測器及溫度控製裝置，監控開關(guan) 櫃內(nei) 重要設備的溫度，檢修人員能夠了解設備的溫度狀態，一定程度上減少變電站事故的發生，防患於(yu) 未然。通過無線測溫裝置可以提前做好應急預案，讓工作人員及時了解設備運行的溫度，減少設備運行的風險，提高設備運行效率。另外，還可以實現自動化、無人化、實時化的遠程監控，減少人力、物力的消耗，具有十分重要的意義(yi) 。因此，該文試圖設計一套KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guan) 櫃電氣設備在線測溫係統，該係統能夠有效監控載流所引發的溫升故障，保證電力設備的可靠運轉，減少電力設備的維修次數，提高設備的運行效率，實現自動化、可靠話的自動化運營。

1開關(guan) 櫃在運行中的發熱問題

封閉式高壓開關(guan) 櫃的一次部分由3個(ge) 空間構成，斷路器機構、母線、出線接頭分別位於(yu) 這3個(ge) 空間內(nei) ，相互隔絕獨立。按照設計製造以及運行規程要求，“除實現電氣連接、控製、通風在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態。"因此，造成電氣設備發熱的原因很多如果運行維護不當，沒有采取有效措施，運行過程中未能及時發現溫度升高，則很有可能引起設備事故。過去，基於(yu) 電氣設備的發展，測溫工作基本針對於(yu) 室外敞開式設備，多種紅外測溫及成像工具的研發已經非常成熟，測溫均能取得不錯的效果，工作人員得以及時發現並消除過熱問題。但封閉式高壓開關(guan) 內(nei) 設備的測溫問題一直是困擾電力檢修工作的重要內(nei) 容，設備的穩定運行得不到保障，成為(wei) 運行維護工作中常常出現的盲區。

2開關(guan) 櫃測溫在線監測係統的組成

開關(guan) 櫃測溫總體(ti) 框架包括變電站、傳(chuan) 感器、終端機、站內(nei) 監控端等若幹個(ge) 部分組成。其中，傳(chuan) 感器是用於(yu) 搜集各個(ge) 主要設備的溫度，該係統擬定在每個(ge) 開關(guan) 櫃安裝6個(ge) 傳(chuan) 感器，分別在A、B、C三相進線和A、B、C三相出線；終端機是用於(yu) 收集6個(ge) 探頭的溫度，並且實時通過485總線傳(chuan) 遞給站內(nei) 監控端；站內(nei) 監控端預裝了監控端軟件，可以實時寫(xie) 入各個(ge) 傳(chuan) 感器的溫度，並且根據係統預設的溫度提供升溫報警、溫度查詢等功能。

3抗幹擾技術應用研究及改進措施

電磁幹擾可以分為(wei) 內(nei) 部幹擾和外部幹擾兩(liang) 種幹擾源，但是，高壓開關(guan) 櫃常年封閉在金屬櫃體(ti) 中，外部幹擾源很難進入到高壓開關(guan) 櫃中，可以起到電磁幹擾保護作用。因而，本文探討的抗幹擾技術針對的是高壓開關(guan) 櫃內(nei) 部的抗幹擾措施。當前，抗幹擾技術主要是通過阻止幹擾源、傳(chuan) 播途徑和電磁敏感設備三大要素，從(cong) 而實現電磁幹擾的阻斷。但是，高壓開關(guan) 櫃大多處在高電壓、大電流的狀態下，可能還會(hui) 存在較強瞬間較強的電池幹擾，產(chan) 生強烈的電磁波，從(cong) 而影響高壓開關(guan) 櫃內(nei) 的溫度，甚至對測溫係統造成嚴(yan) 重的影響。

因此，該係統針對抗幹擾技術的應用，進行了磁兼容性能試驗，具體(ti) 的測試方法為(wei) 對高壓側(ce) 的電路進行電磁屏蔽，不僅(jin) 僅(jin) 可以提高高壓側(ce) 的抗幹擾能力，還能夠減少抗幹擾技術對溫度的影響。磁兼容性能試驗測試結果見表1所示，試驗內(nei) 容包括靜電放電、電快速瞬變脈衝(chong) 群、浪湧三大部分，依據標準均按照相關(guan) 國標執行，測試等級為(wei) 所有的實驗內(nei) 容均達到EMC型式試驗認證4級標準，測試結果為(wei) 係統正常工作。因此，該係統設計的電磁抗幹擾技術效果能夠達到預期設計目標，滿足設計需要。

表1 磁兼容性能試驗結果

4實施效果分析

開關(guan) 櫃在線測溫係統安裝、測試完成後，對係統進行了試用及反複論證，得出該係統在實踐中應用具有以下幾個(ge) 方麵的效果：（1）實現環網櫃接點的無源無線方式傳(chuan) 感，能夠實現在線實時溫度監控，有助於(yu) 檢修人員根據需要采取應急預案，節約了現場巡查時間和次數，減少了電力設備運行的人力資源成本，提高了人力資源利用效率。（2）能夠通過係統查詢到高壓開關(guan) 櫃設備的曆史溫度，為(wei) 設備運行溫度控製提供了依據，為(wei) 設備的設計提供了基礎參數，提高了係統運行的可靠性。（3）可以有效減少設備運行的事故，特別是部分設備安裝時間長，設備老化等現象突出，容易因為(wei) 短路等原因造成停電、火災、爆炸等事故發生。通過實時溫度監控係統，可以減少人工巡檢次數，並且及時發現電力係統運行中的各種質量影響因素，減少電力故障發生概率，提高輸配電的質量。（4）該係統不僅(jin) 僅(jin) 能夠實時監控溫度，記錄設備曆史溫度，還能夠根據溫升情況實時報警，有助於(yu) 電力搶修人員及時到達現場搶修，減少電力故障發生時間。因此，該係統是實現智能電網的重要突破，能夠為(wei) 我國的電網智能化提供良好的基礎和保證。

5 安科瑞無線測溫係統介紹與(yu) 選型

安科瑞無線測溫監控係統是根據當前無線測溫係統的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前國內(nei) 外廠家的成功案例，並結合安科瑞多年來的豐(feng) 富經驗，采用麵向對象的分層分布式設計思想，結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、通信技術而設計的一款專(zhuan) 業(ye) 的無線測溫軟件。

5.1 Acrel-2000T無線測溫係統結構

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通信（如圖1），係統設計遵循國際標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳(chuan) 輸規約，可靠性和開放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監控係統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能。可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

Acrel-2000T無線測溫監控係統主要特點是開放式係統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐(feng) 富。該係統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界麵，方便的擴充手段。其軟件係統的設計依據軟件工程的設計規範,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界麵、圖形組態、數據庫管理係統、通信管理等幾大模塊。

         圖1 Acrel-2000T無線測溫係統結構圖

5.2 Acrel-2000T無線測溫係統功能

■實時監測

Acrel-2000T無線測溫監控軟件人機界麵友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節點的溫度數據及有關(guan) 故障、告警等信息

■溫度查詢

溫度曆史曲線（1分鍾、5分鍾、60分鍾可選）

■運行報表

查詢各回路設備運行溫度報表.

■實時報警

壁掛式無線測溫監控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發出告警。

■設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，能夠對所有事件發出語音告警.

C.短信吿警，可以向發送吿警信息短信（需選配.

■曆史告警査詢

Acrel-2000T無線測溫監控係統能夠對所有吿警事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統和告警等事件進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

■用戶權限管理

Acrel-2000T無線測溫監控係統為(wei) 保障係統穩定運行，設置了用戶權限管理功能。

通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）。可以定義(yi) 不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權限，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。

■定值設置

用於(yu) 修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

展示頁麵顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個(ge) 數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界麵。

實時數據曲線可監測各個(ge) 回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁麵通過一次圖實時反映電氣參數變化，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）。

能耗統計頁麵顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環比，用電排名。

運維管理\通信狀態顯示監測接入係統設備的通信狀態。

■手機APP（可選）

設備數據員麵顯示各設備的電參量數據、溫度數據以及曲線。

5.3 安科瑞ARTM係列無線測溫終端產(chan) 品選型

安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳(chuan) 感器、收發器、顯示單元組成。溫度傳(chuan) 感器直接安裝於(yu) 斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發熱接點，將測溫數據通過無線射頻技術傳(chuan) 至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫係統（如圖2）。

圖2 電氣接點在線測溫結構圖

5.3.1 安科瑞無線溫度傳(chuan) 感器

  無線溫度傳(chuan) 感器共有5種，分別對應螺栓固定、表帶固定、紮帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據傳(chuan) 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(chuan) 感器。

5.3.2 安科瑞無線收發器

  無線測溫收發器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數據。收發器根據不同的傳(chuan) 感器型號進行匹配，同時傳(chuan) 感器的傳(chuan) 輸距離決(jue) 定接收裝置能否多櫃接收。

5.3.3 安科瑞顯示終端

  顯示裝置通過RS485連接收發器，可嵌入式安裝於(yu) 櫃體(ti) 上，若櫃體(ti) 開孔不便，也可選擇壁掛式安裝於(yu) 配電室內(nei) 。方便操作人員現場及時查看電氣節點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網通訊的方式在後台係統查看現場情況。

6 結語

在電力輸配電實際生產(chan) 過程中，常常會(hui) 因為(wei) 設備高溫導致電力輸配電係統斷電，現有的普通測溫手段和方法並不能實時監控設備溫度。因此，該文在綜合國內(nei) 外測溫手段和方法的研究現狀基礎上，試圖進行了開關(guan) 櫃在線測溫係統的設計、測試及安裝。將開關(guan) 櫃測溫係統分為(wei) 變電站、傳(chuan) 感器、終端機、站內(nei) 監控端等若幹個(ge) 部分，可以實時寫(xie) 入各個(ge) 傳(chuan) 感器的溫度，並且根據係統預設的溫度提供升溫報警、溫度查詢等功能。通過該係統測試論證得出，該係統可以一定程度上降低電網企業(ye) 的人力巡檢成本，減少設備故障發生，提高設備運行效率及輸配電質量，該係統是實現智能電網的重要突破，能夠為(wei) 我國的電網智能化提供良好的基礎和保證。

【參考文獻】

[1] 李春曦,王佳,葉學.我國新能源發展現狀及前景[J].電力科學與(yu) 工程，2012,28（4）：1-8.

[2] 許祥希,馮(feng) 亦佳.KYN28-12鎧裝式封閉高壓開關(guan) 櫃電氣設備在線測溫係統應用研究.

[3] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版.

作者簡介：侯文莉，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從(cong) 事無線測溫係統的研發與(yu) 應用，