10kV高壓開關櫃無線測溫係統設計與實現

摘要：文章提出了一種用於(yu) 小車式開關(guan) 櫃的無線測溫係統，包括設於(yu) 小車動觸頭套管上的溫度傳(chuan) 感器、環繞設於(yu) 小車動觸頭上的電流傳(chuan) 感器，溫度傳(chuan) 感器及電流傳(chuan) 感器均分別連接有數據接收處理器，數據接收處理器電連接有設於(yu) 小車式開關(guan) 櫃上的顯示屏；數據接收處理器連接有通信模塊，通信模塊連接有遠程報警單元；遠程報警單元電連接終端設備。該無線測溫係統結構簡單，能夠遠程及時監控小車觸頭的工作情況；通過顯示屏的設置可以在小車式開關(guan) 櫃上及時顯示溫度電流信息，便於(yu) 運維人員查看，及時了解小車式開關(guan) 櫃內(nei) 小車動觸頭的工作情況，保證了小車動觸頭安全運行。

   關(guan) 鍵詞：高壓小車開關(guan) 櫃；無線測溫係統；電磁幹擾

0、引言

   在高壓開關(guan) 櫃使用過程中，母線連接點和櫃內(nei) 的接觸點、動靜觸頭電路產(chan) 生的發熱量過大，很容易出現火災事故和停電事故。所以，做好高壓開關(guan) 櫃中溫度的監測工作至關(guan) 重要。由於(yu) 高壓設備中存在裸露電壓，使用常規的溫度監測方法並不能將高壓絕緣問題解決(jue) ，而無線溫度監控係統使用無線電波傳(chuan) 輸信息，無須進行布線和使用高壓設備等，也不需要采取相應的絕緣措施，可以解決(jue) 高壓設備溫度監測問題，本文對高壓小車開關(guan) 櫃無線測溫係統的設計和實現進行分析探討。

1、無線測溫係統設計的重要性

         10kV高壓櫃是電力係統中的部分，其安全運行是用戶負荷的重要保證。高壓櫃的特點是負荷電流較大、容易發熱，需要定期測溫。從(cong) 結構形式上看，10kV高壓櫃分為(wei) 旋轉刀閘式和小車式兩(liang) 種，小車式高壓櫃由於(yu) 觸頭密封，在櫃外無法觀察測溫，因此巡視人員隻能通過對櫃壁測溫來間接推算內(nei) 部是否發熱，溫度的傳(chuan) 導損耗導致精度很低，而且無法觀察細微的變化，不滿足安全運行的要求。

2、高壓開關(guan) 櫃無線測溫係統設計原理

2.1　係統的主要組成

   無線測溫係統主要由無線溫度傳(chuan) 感器、無線溫度監測儀(yi) 、監控中心上位機、通信鏈路構成，其中，無線溫度傳(chuan) 感器主要安裝在開關(guan) 櫃麵板上，用來收集各子無線溫度傳(chuan) 感器的數據，並進行處理和儲(chu) 存，無線傳(chuan) 感溫度監測儀(yi) 都利用RS485總線和監控中心上位機進行通信，從(cong) 而組成分布式監測係統。

2.2　無線溫度傳(chuan) 感器

   無線溫度傳(chuan) 感器主要用來測量帶電物體(ti) 表麵溫度，如對高壓開關(guan) 櫃中的母排接頭和裸露觸電的運行溫度進行監測，無線溫度傳(chuan) 感器主要包括測量電路、溫度傳(chuan) 感器、無線調製接口、邏輯控製電路、供電電路，通過無線網絡將溫度信號傳(chuan) 送到無線溫度監測儀(yi) 。無線溫度傳(chuan) 感器由於(yu) 體(ti) 積比較小，適合用來測量開關(guan) 櫃中的溫度熱接點，可以對開關(guan) 櫃中引出電纜接頭、觸頭、母線連接點的運行溫度進行測量。

2.3　無線溫度監測儀(yi)

   無線溫度監測儀(yi) 主要用來對溫度傳(chuan) 感器的數據收集、儲(chu) 存、處理、報警信號輸出等，其中監控中心PC機和RS485進行通信。LCD人機交互主要用來對當前無線傳(chuan) 感器無線溫度監測信息和溫度數據信息進行顯示，現場用戶可以通過執行輸入操作、輸出操作進行控製。例如對無線傳(chuan) 感器進行查詢和設置，而無線溫度監測儀(yi) 則可以用來進行運行日誌的查詢和配置。

2.4　抗電磁幹擾

   在進行設計時，無線傳(chuan) 感器布置在母排接近開關(guan) 觸頭和接頭表麵的觸臂上，一旦有大電流從(cong) 觸臂和母排上流過，會(hui) 產(chan) 生比較大的電磁場，進而影響傳(chuan) 感器的正常運行。為(wei) 保證無線傳(chuan) 感器的正常運行，需要采取一定的屏蔽措施。在進行係統設計時，除了要對天線外接外，還需要在屏蔽盒中布置電路，降低運行過程中電磁輻射產(chan) 生的影響。在導熱片上布置溫度傳(chuan) 感器，並將其他屏蔽盒中剩餘(yu) 的空間進行灌膠，為(wei) 了保證其具有良好的絕緣性，需要將傳(chuan) 感器使用熱鎖管包裹好。

圖1　小車式開關(guan) 櫃無線測溫係統結構

   圖1為(wei) 一種用於(yu) 小車式開關(guan) 櫃無線測溫係統的結構組成，包括設於(yu) 小車動觸頭套管1上的溫度傳(chuan) 感器2以及設於(yu) 端子箱模塊3上的電流傳(chuan) 感器4，溫度傳(chuan) 感器2和電流傳(chuan) 感器4均分別連接有數據接收處理器5，數據接收處理器5電連接有設於(yu) 小車式開關(guan) 櫃6上的顯示屏7；數據接收處理器5連接有通信模塊8，通信模塊8連接有遠程報警單元9；遠程報警單元9電連接有終端設備。其中，數據接收處理器5包括相互電連接的數據接收單元10和數據處理單元11。另外，數據接收單元10包括溫度數據接收單元、電流數據接收單元，溫度數據接收單元及電流數據接收單元均分別與(yu) 數據處理單元11相連。其中，數據處理單元11與(yu) 通信模塊8相連。另外，溫度傳(chuan) 感器2為(wei) 綁紮式溫度傳(chuan) 感器，綁紮式溫度傳(chuan) 感器套設於(yu) 小車動觸頭套管1上。其中，溫度傳(chuan) 感器2 為(wei) 絕緣性溫度傳(chuan) 感器。

3、高壓小車開關(guan) 櫃無線測溫係統的實際應用

   在該技術方案中，通過溫度傳(chuan) 感器的設置可以測量小車動觸頭的溫度，通過電流傳(chuan) 感器的設置可以測量流經小車動觸頭的電流；通過數據接收處理器的設置可以接收溫度數據及電流數據，並對當前的溫度數據與(yu) 電流數據對應關(guan) 係進行判斷，保證測量的準確性，避免了通過通信模塊連接的遠程報警單元出現誤報；同時小車式開關(guan) 櫃上設置有顯示屏，可以實時顯示電流、溫度數據，便於(yu) 運維人員查看顯示屏及時了解小車式開關(guan) 櫃內(nei) 的小車動觸頭發熱、電流情況，保證小車式開關(guan) 櫃的安全運行；同時遠程報警單元連接有終端設備，終端設備可以是手機或其他設備，便於(yu) 運維人員通過終端設備及時掌握小車式開關(guan) 櫃的工作狀況。

   數據接收處理器包括相互電連接的數據接收單元和數據處理單元。在該技術方案中，數據接收單元能夠接收溫度傳(chuan) 感器和電流傳(chuan) 感器測量的數據；數據處理單元能夠判斷電流與(yu) 相對應的電流溫度是否在正常範圍內(nei) ，如果電流在一定數值，溫度超出了設定的閾值，數據處理單元將判斷的指令以及接收的電流、溫度數據發送至通信模塊。

   數據接收單元包括溫度數據接收單元、電流數據接收單元，二者均分別與(yu) 數據處理單元相連。在該技術方案中，數據處理單元能夠處理電流數據接收單元接收的電流數據和溫度數據接收單元接收的溫度數據，並把處理後的指令、電流數據及溫度數據傳(chuan) 遞至通信模塊。

   數據處理單元與(yu) 通信模塊相連。在該技術方案中，通信模塊能夠將數據處理單元處理後的指令、電流數據及溫度數據發送至遠程報警單元。溫度傳(chuan) 感器為(wei) 綁紮式溫度傳(chuan) 感器，將綁紮式溫度傳(chuan) 感器套設於(yu) 小車動觸頭套管上。綁紮式溫度傳(chuan) 感器可以根據小車觸頭套管的直徑大小進行調節，便於(yu) 溫度傳(chuan) 感器安裝在不同規格的小車觸頭上。溫度傳(chuan) 感器采用絕緣性溫度傳(chuan) 感器。這樣設置可以使溫度傳(chuan) 感器盡可能靠近小車觸頭，得到更真實的溫度值，防止流經小車觸頭的電流對溫度傳(chuan) 感器的影響，保證溫度測量的準確性。

4、應用場景

   電氣接點在線測溫裝置適用於(yu) 高低壓開關(guan) 櫃內(nei) 電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guan) 、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、鬆動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為(wei) 安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

5、係統硬件配置

   溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

6、結語

   綜上所述，該無線測溫係統是一種用於(yu) 小車式開關(guan) 櫃無線測溫係統，通過電流傳(chuan) 感器及溫度傳(chuan) 感器的設置，反映出電流與(yu) 溫度的關(guan) 係，保證了測量小車觸頭的溫度數據及通過小車觸頭中的電流數據的準確性，通過數據接收處理器的設置可以判斷在電流值一定的情況下，溫度數據超出設定的閾值後，數據接收處理器將指令、溫度數據及電流數據發送至通信模塊，通信模塊將接收的數據發送至遠程報警單元，便於(yu) 後台遠程及時監控小車觸頭的工作情況，通過顯示屏的設置可以在小車式開關(guan) 櫃上及時顯示溫度電流信息，便於(yu) 運維人員查看，及時了解小車式開關(guan) 櫃內(nei) 小車動觸頭的工作情況，保證了小車動觸頭的安全運行。

安科瑞侯文莉