淺談10kV高壓開關櫃電氣設備在線測溫係統的應用

摘要：本文結合電網係統中封閉式 10kV 高壓開關(guan) 櫃的工程應用需求，提出新型無源無線溫度傳(chuan) 感方法和開關(guan) 櫃無線測溫智能監控係統的監測技術，末尾結合變電站的掛網測試算例說明監控係統的安裝工藝和應用效果。該係統的應用可有效提高電網運行部門的設備巡檢自動化水平，加強電網設備的安全管控，同時具有廣泛的工程應用前景。

關(guan) 鍵詞:無線測溫；在線監測；開關(guan) 櫃；傳(chuan) 感器技術

一、引言

如今，對變電站設備關(guan) 鍵部位的溫度監測無法實現全自動化監控，部分溫度監測裝置十分落後，部分溫度監測裝置是定製完成的，用途相對狹窄。另外，當前並沒有對測溫裝置製定統一的規範，通用性不強，要實現電器元件的替換難度較高。因此，為(wei) 了實現溫度在線監測，就需要結合公司現有的電站設備，對變電站關(guan) 鍵部位溫度監測需求進行分析，研製出滿足變電站全自動化溫度監測的係統。

二、封閉高壓開關(guan) 櫃在線測溫技術分析

變電站設備溫度監測是指通過監測設備對變電站關(guan) 鍵部件的溫度進行實時監測，以了解設備的溫度變化情況，並做好實時預警工作，以減少高壓開關(guan) 櫃運行事故的發生。因此，實時在線測溫具有以下兩(liang) 種功能：一是實時監測溫度，了解設備運行狀態，並做好應急處理，減少事故發生；二是實現無人化的 24 小時實時監控，減少人力消耗，降低運行成本。高壓開關(guan) 櫃在測溫技術上具有一定的先進性，運行安全可靠。裝置需要在開關(guan) 櫃內(nei) 長期穩定運行，對於(yu) 係統和裝置都需要達到兼容性和經濟性的要求，方便係統後期的拓展。以上幾方麵的要求需要對測溫環境進行分析，對測溫方法及時進行對比分析，找到適合現場環境的測溫方法。

表 1 各種不同測溫方式比較表

表1可以看出，采用無源無線測溫技術，使 10kV 配網設備接點溫度能夠得到實時在線的監測。采用無線傳(chuan) 感器能夠實現高低壓電子元器件的物理絕緣，有效避免電子元器件之間的光波產(chan) 生。另外，無線傳(chuan) 感器的安裝十分便捷，無需通信電線，後期維護簡單。無源無線測溫方式彌補了其他傳(chuan) 感方式的缺陷，是電力係統溫度傳(chuan) 感技術上一個(ge) 新的突破，具有很強的技術創新性。

所以，本係統擬定采用無源無線的聲表麵波溫度傳(chuan) 感器，減少線路改裝，提升安裝和維護效率。

三、10kV 開關(guan) 櫃無源無線測溫係統框架分析

本係統擬定采用多變電站解決(jue) 應用，高壓設備無源無線溫度實時監測和預警係統主要由采集設備和軟件係統組成，係統采用樹狀網絡架構。各級變電站的高壓室為(wei) 第一層，在高壓室中的每個(ge) 封閉式開關(guan) 櫃內(nei) 安裝無源無線溫度傳(chuan) 感采集設備，主要包含 6 個(ge) 無源無線溫度傳(chuan) 感器（感溫裝置）和 1個(ge) 無線測溫終端機（終端設備）。其中 6 個(ge) 傳(chuan) 感器分別安裝在易發熱的接觸點位置，如出線接頭、梅花觸頭、進線接頭等，終端機安裝在開關(guan) 櫃內(nei) 的低壓室內(nei) 。變電站為(wei) 第二層，在每個(ge) 變電站設置 1 個(ge) 無線測溫前置機，收集來自各采集終端機設備的數據，並將數據打包通過 IP 網絡發送至巡檢中心。巡檢中心為(wei) 第三層，每個(ge) 巡檢中心需配置 1 台監控服務器，用來顯示並處理各變電站內(nei) 高壓設備的溫度數據。如有需要，各巡檢中心還可將溫度信號發送至電力公司的主站服務器。係統的主站服務為(wei) 第四層，可以為(wei) 後台服務人員提供準確的溫度信息，方便及時作出安排處理。

鎧裝開關(guan) 櫃電氣設備無源無線測溫係統主要實現溫度的實時監測，能夠實現預警和報警雙重設置，防範於(yu) 未然，操作簡單合理，數據顯示豐(feng) 富全麵，其以下功能主要通過第三

和第四層來實現：

（1）可以全天候監測高壓開關(guan) 櫃的溫度變化，及時作出缺陷判斷。

（2）可以保存電氣設備的曆史溫度值，方便後期對比和判斷。

（3）可以進行溫度數據的統計分析並繪製圖表，方便查看。

（4）可以對溫度值進行高溫預警，防範監測。

四、無源無線溫度監測的應用

1 、總體(ti) 工程應用思路

本文設計的無線溫度監測係統將直接采用溫度傳(chuan) 感器去采集關(guan) 鍵設備上的溫度，並通過無線網絡傳(chuan) 遞給係統的核心部件。將這些核心部件的溫度收集完成後，係統設定算法對溫度數據進行統計分析，並按照各個(ge) 零部件預設的溫度設置實時報警等功能。係統將分析得出的相關(guan) 結論傳(chuan) 遞給設備運維部門，設備運維部門將根據係統傳(chuan) 遞的結果進行綜合分析，並且製定設備運維管理措施，減少設備故障次數和時間，提高配電運行效率。。

2 、前期工程安裝

變電站總共有 8 個(ge) 開關(guan) 櫃，本次設計的無線溫度監測係統包括兩(liang) 部分，一部分為(wei) 傳(chuan) 感器，每個(ge) 開關(guan) 櫃設有 12 個(ge) 溫控監測點，合計 96 個(ge) 溫度傳(chuan) 感器。另一部分為(wei) 數據組網，溫度監測裝置 16 台、監測主機 2 台。將前期施工流程劃分為(wei) 7 個(ge) 步驟，如表 2 所示，從(cong) 施工前的碰頭會(hui) 開始，到前期準備工作、安裝、調試、測試、到竣工驗收，都有較為(wei) 明確的施工標準，以確保無源無線溫度檢測係統安裝完成。

表 2 施工流程

五、效益分析

（1）無源無線測溫係統的投入使用，可以對開關(guan) 櫃的溫度進行 7*24h 不間斷的實時監測，及時發送準確的監測數據，防止因為(wei) 電氣設備溫度過高而造成電網故障。另外，該係統提供實時報警功能，可以實現防範於(yu) 未然，避免不可預估的損失產(chan) 生。

（2）無源無線測溫係統的使用將之前的“被動檢修"改變成為(wei) “主動檢修"。可以為(wei) 狀態檢修提供事前的數據準備，不斷提高電網的安全運行水平和供電可靠性。當前供電公司已經對部分變電站的開關(guan) 櫃進行溫度在線監測，實現對“狀態檢修"提供科學的數據支撐和依據。通過該係統的投入使用也可以提高巡檢效率，減少運維人員工作量，提升供電運行效率。

（3）本係統投入運行後，就可以不用安排檢修人員進行定期現場維護，並且能夠實時了解設備運行溫度，發現溫度變化即刻預警，可以減少設備運行故障發生次數和時間，提高供電質量，為(wei) 電力企業(ye) 創造更多的經濟效益，也能夠保證用電企業(ye) 的正常運轉。假設本係統投入使用後，每年減少 1 次停電檢修，檢修時間為(wei) 8h，出線間隔平均 300A 負荷電流（約 5MW），則本項目 8 個(ge) 間隔，每年可以多供電8*5MW*8h=320MWh，以每 kWh 電量價(jia) 值 0.6 元計算，則可為(wei) 企業(ye) 多創造效益約 19.2 萬(wan) 元，剛才計算的僅(jin) 僅(jin) 是本係統帶來的經濟效益。在實際生活生產(chan) 過程中，本係統還能夠減少停電次數，提高供電質量，為(wei) 供電企業(ye) 贏得較好的口碑和效益。

六、安科瑞溫度在線監測係統解決(jue) 方案

1、概述

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。

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS 485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該係統具有遙信、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。

2、應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

3、係統結構

溫度在線監測係統結構圖

4、係統功能

測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電係統內(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

1. 實時告警：係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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。

1. 曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。

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。

七、結語

本文結合公司目前的電氣設備狀況，並且從(cong) 開關(guan) 櫃測溫的傳(chuan) 感器技術、供能技術、通信技術等幾個(ge) 角度進行分析，確定采用無源無線在線監測係統。本文主要從(cong) 研究開關(guan) 櫃的內(nei) 部結構進行分析，對測溫方式進行對比分析，製定符合高壓開關(guan) 櫃的測溫方式並進行現場安裝測試，實施效果良好。本文就目前的推廣度進行了分析，認為(wei) 通過係統的安全運行可以帶來一定的經濟效益和社會(hui) 效益。