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劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:高壓開關(guān)柜設(shè)備屬于電力系統(tǒng)中的重要輸電設(shè)備,應保證其運行的性能以提升電力系統(tǒng)效率,需要對高壓開關(guān)柜故障進行全面診斷,避免故障問題帶來不良影響。將無線測溫技術(shù)應用于高壓開關(guān)柜,可以實現(xiàn)對其進行實時的動態(tài)監(jiān)測,有助于相關(guān)工作人員根據(jù)高壓開關(guān)柜的溫度變化采取相應的應對措施,避免意外情況的發(fā)生,有效促進了高壓開關(guān)柜的正常運行。
關(guān)鍵詞:無線測溫技術(shù);高壓開關(guān)柜
0引言
在電力系統(tǒng)當中,高壓開關(guān)柜是一項非常關(guān)鍵的內(nèi)容,其運行質(zhì)量會對整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行造成直接的影響,但在實際運行中,受到諸多因素的影響,高壓開關(guān)柜非常容易出現(xiàn)發(fā)熱故障,從而對其正常運行造成不利影響。而為了對這種情況加以改善,還需要利用無線測溫技術(shù)對高壓開關(guān)柜進行實時的監(jiān)測,使故障隱患能夠及時的排除,這對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行具有非常重要的意義,所以,有必要針對相關(guān)內(nèi)容進行深入的研究。
1無線測溫技術(shù)的原理及特點
1.1基本原理
對于無線測溫技術(shù)而言,其主要原理就是結(jié)合各種溫度傳感元件來進行測溫的,而涉及到的溫度傳感元件包括:半導體傳感器、紅外測溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、無源無線溫度傳感器、聲表面溫度傳感器等等。
1.2技術(shù)特點
第一,安全性,可以通過點位絕緣安裝,降低爬電影響,所以不會影響電氣設(shè)備的安全運行,具有較高的安全性;第二,準確性,在無線傳感器系統(tǒng)當中往往會應用一些精度較高的數(shù)字傳感器,且這些傳感器大多以接觸式測溫為主,將傳感器設(shè)置在發(fā)熱點附近能夠?qū)y溫部位的溫度變化情況快速、準確測量出來,從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準確的測溫數(shù)據(jù);第三,靈活性,通常情況下,無線測溫元件的體積都比較小,因此,其安裝較為方便,能夠進行靈活的組網(wǎng),既可以使用有線網(wǎng)絡(luò),也可以使用無線網(wǎng)絡(luò),而且能夠滿足多點安裝的需求,確保測量工作的全面性;第四,易用性,通常會采用模塊化的方式進行無線測溫平臺的設(shè)計,通過這種設(shè)計方式,能夠有效提升系統(tǒng)操作的便捷性和簡單性,且便于和網(wǎng)絡(luò)的連接,實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制,確保了系統(tǒng)的易用性;第五,能耗低,無線測溫技術(shù)的應用較為重視低功耗理念的應用,所以在應用該項技術(shù)進行測溫時,不僅不會造成太大的能源消耗問題,還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。
2在高壓開關(guān)柜上應用無線測溫技術(shù)的必要性
2.1有效降低事故發(fā)生率
從高壓開關(guān)柜的應用現(xiàn)狀來說,由于溫度過高且沒有及時發(fā)現(xiàn)而造成事故的狀況越來越多,利用無線測溫技術(shù)對其進行實時的監(jiān)控已經(jīng)勢在必行。該技術(shù)能夠幫助相關(guān)工作人員在問題發(fā)生初期就采取相應的措施,以此來避免事故范圍的進一步擴大,這對電力系統(tǒng)的整體安全運行有積極的意義。
2.2及時發(fā)現(xiàn)隱患故障
由于電力資源的應用規(guī)模與應用需求不斷增長,高壓開關(guān)柜多處于長時間運行狀態(tài),這會加速其老化的速度。且隨著其相應功能的不斷損耗,事故發(fā)生概率會逐漸提升,應用無線測溫技術(shù)的報警系統(tǒng),能夠及時地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的隱患與故障,有利于高壓開關(guān)柜的長時間運行。
3高壓開關(guān)柜中的無線測溫技術(shù)
3.1整體設(shè)計
對溫度傳感器進行優(yōu)選。由于無線測溫技術(shù)涉及到各種溫度傳感器,而針對這些傳感器進行分析可以發(fā)現(xiàn),它們都有著特定的溫度測量范圍,且適用的溫度環(huán)境也有所不同,但具體應用何種溫度傳感器,需要結(jié)合高壓開關(guān)柜的具體情況來考慮,要盡可能的選擇測溫電路簡單、測量精度高、占用口線少、擴展方便、便于使用以及成本投入低的溫度傳感器,從而為高壓開關(guān)柜的平穩(wěn)運行提供支持。第二,合理選擇高低壓側(cè)的信號傳輸方式。對于高壓開關(guān)柜中的無線測溫系統(tǒng)而言,無線信號傳輸方式是一項需要重點考慮的設(shè)計內(nèi)容,要對其進行合理的選擇,而常用的無線信號傳輸方式包括Zigbee技術(shù)、IEEE802.11技術(shù)、藍牙技術(shù)以及紅外技術(shù)等等,在選擇過程中,需要對各項技術(shù)的標準、功耗以及抗干擾能力進行綜合的考慮。第三,要對高壓側(cè)供電方式進行科學的選擇。通常情況下,高壓側(cè)電路的供電電源需要具備較為穩(wěn)定輸出、較強的抗干擾能力。而目前較為常用的幾種供電方式包括CT互感器電源、電池供電、激光供電以及太陽能供電等等,其中,CT互感器電源不僅能夠?qū)Ω邏簜?cè)供電需求加以滿足,在結(jié)構(gòu)安全性、應用成熟度以及環(huán)境適用性方面也具有較大的優(yōu)勢。
3.2硬件設(shè)計
3.2.1微控制器
微控制器作為無線測溫系統(tǒng)的控制單元,它主要負責讀取溫度數(shù)據(jù)。
3.2.2溫度顯示儀
溫度顯示儀的主要作用是接收溫度傳感器傳輸過來的溫度數(shù)據(jù),并且在LCD屏幕上實時顯示該數(shù)據(jù)的真實數(shù)值,再將溫度數(shù)據(jù)的數(shù)值與地址傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
3.2.3溫度采集器
溫度采集器是硬件設(shè)計的主要內(nèi)容,其主要包括電源設(shè)備、通信設(shè)備和傳感器設(shè)備。
3.2.4傳感器設(shè)備
傳感器設(shè)備主要負責溫度節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換,通信設(shè)備的主要作用是處理和傳輸數(shù)據(jù)。
3.2.5協(xié)調(diào)器
協(xié)調(diào)器與終端相比,雖然沒有測溫功能,但是它添加了相關(guān)接口芯片。
3.2.6綜合管理
為了方便對無線測溫系統(tǒng)硬件的后續(xù)管理,同時也為了保障高壓開關(guān)柜的安全運行,一般情況下會選擇將傳感器設(shè)備進行牢固捆扎后,再安裝在高壓開關(guān)柜刀閘的A相、B相或者C相的相關(guān)位置。
3.3軟件設(shè)計
軟件在無線測溫技術(shù)的應用過程中起著重要的作用,主要包括預警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示與系統(tǒng)配置錄入等功能,是相關(guān)工作人員進行應用管理的窗口。無線測溫軟件系統(tǒng)在初始化后,可以直接對各溫度點的溫度進行信息采集,然后再傳輸溫度數(shù)據(jù)與傳感器編號。在利用無線測溫技術(shù)進行測溫時,監(jiān)控中心裝設(shè)有監(jiān)測工作站,利用CAN總線,已經(jīng)安裝軟件的計算機可與溫度顯示儀直接相連。溫度顯示儀在接收到溫度數(shù)據(jù)后,會顯示出溫度數(shù)據(jù)的實時數(shù)值與對應的傳感器編號,然后數(shù)據(jù)處理器會將得到的溫度數(shù)據(jù)值與正常的溫度值進行比較,如果采集到的溫度數(shù)據(jù)值或者溫度變化率超過正常溫度值與正常范圍,就會被系統(tǒng)判斷為超溫,發(fā)出相應的警報,并在LCD屏顯示;這種警報信號會通過通信單元傳輸?shù)街骺卣镜谋O(jiān)控中心,提醒相關(guān)工作人員采取合理的應對策略,如果無線測溫軟件系統(tǒng)判斷溫度未超過限值,同樣會在LCD屏中顯示出相應的溫度值,并傳送到監(jiān)控中心。
3.4相關(guān)測試
通過建立無線測溫系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應用,應用該系統(tǒng)對3臺高壓開關(guān)柜進行測試,每臺高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)有2個溫度測點,設(shè)定溫度限制值為40℃。由溫度監(jiān)測界面可以看出,一旦測點溫度超出異常值,就會在顯示屏中發(fā)出預警信息,并通知相關(guān)工作人員,從而及時遏制狀況的進一步擴散,且該系統(tǒng)簡單易懂,方便相關(guān)工作人員便捷地監(jiān)控實時溫度。
4安科瑞無線測溫系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000T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極大地提高。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)控無線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況,實現(xiàn)快速報警響應,預防嚴重故障發(fā)生。
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4.2系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T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:
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)。
溫度曲線:查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
運行報表:查詢及打印各測溫點特定時間的溫度數(shù)據(jù)。
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。
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。
4.3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。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 | Acrel-2000/T | 硬件:內(nèi)存4G,硬盤500G,以太網(wǎng)口。 顯示器:21寸,分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng):Windows764位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議:IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規(guī)約 | |
智能通信管理機 | Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。 | |
無線測溫集中采集設(shè)備 | Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200(單位mm) | |
Acrel-2000T/B | 硬件:內(nèi)存4G,硬盤128G,以太網(wǎng)口 顯示器:12寸,分辨率800*600 操作系統(tǒng):Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200(單位mm) | ||
顯示終端 | ATP007 ATP010 | DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口; 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 | |
ARTM-Pn | 面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | ||
ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 | ||
智能溫度巡檢儀 | ARTM-8 | 開孔88*88mm嵌入式按照; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開關(guān)柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫; | |
ARTM-24 | 35MM導軌安裝; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫; | ||
無線收發(fā)器 | ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 | |
ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格;ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。 | ||
電池型無線測溫傳感器 | ATE100M | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 | |
ATE200 | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。 | ||
ATE200P | 電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護等級IP68;35*35*17mm,L=330mm(長*寬*高,三色表帶)。 | ||
CT取電型無線測溫傳感器 | ATE400 | CT感應取電,啟動電流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米; 合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 | |
有線溫度傳感器 | PT100 | 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯(lián)系; 用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內(nèi)部預埋好Pt100 | |
NTC | 用于低壓接點測溫時,具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯(lián)系; 用于變壓器、電機繞組測溫時,建議變壓器或電機內(nèi)部預埋好 |
5結(jié)束語
綜上所述,針對高壓開關(guān)柜的無線測溫技術(shù)加強研究與應用,能夠使高壓開關(guān)柜中的發(fā)熱問題得到有效的解決,這對于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行具有至關(guān)重要的作用,因此,相關(guān)領(lǐng)域一定要對無線測溫技術(shù)進行深入的研究,并結(jié)合實際情況,在高壓開關(guān)柜當中進行合理的應用,使其能夠在電網(wǎng)運行過程中發(fā)揮更大的作用。
參考文獻
[1]吳晨靜.無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應用
[2]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(12):130-135.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2020.06版.
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
作者簡介:
劉細鳳,女,現(xiàn)任職于江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司,主要從事電力監(jiān)控與保護的研發(fā)與應用。