淺談高壓配電柜溫度在線監測系統的設計及選型
發布時間：2022-10-24瀏覽次數：932返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：高壓配電柜是電力系統的關鍵電能分配節點，保證其運行的穩定可靠具有重要意義。文章綜合運用了470MHz無線測溫、無線傳輸等技術手段，設計了一套高壓配電柜溫度監測系統。應用結果表明，本系統運行穩定可靠，數據準確，預警及時，滿足一般電力系統的應用要求。
關鍵詞:高壓；配電柜；溫度監測
一、引言
隨著電氣自動化技術的普遍應用供配電系統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的關鍵組成部分，其運行的可靠性與穩定性對整個系統都有著直接的影響。在實際環境中,高壓配電柜作為電能分配的重要節點，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測具有重要的價值。
二、溫度監測系統總體結構及原理
根據電氣控制系統的一般結構結合溫度監測的實際需求文音設計的高低配電柜溫度監測系統整體結構包括控制主機、數據集中器、無線測溫單元和聲光報警等模塊。
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處，因此溫度采集終端也采用多點布置測點溫度數據通過470MH無線組網傳輸至數據集中器，再由RS-485數據總線傳送到主機。主機中運行的監控軟件對各測點溫度數據進行分析，如發現超過預設值則立即發出預警，同時將預警信息發送至值班室，從而實現對高壓配電柜的溫度實時監測。
三、系統關鍵功能模塊設計
(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，根據實際的應用需求進行合理的選用。在本系統中，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)數據集中器
考慮到溫度測點較多這些測點如果分別傳輸至主機。必然會增加系統的復雜度，使得系統硬件開發和軟件設計的難度都明顯增加。因此，為了提高數據傳輸效率，簡化系統設計,文章采用了數據集中器對所有測點的數據進行統一的匯聚和傳輸。數據集中器的作用是對所有溫度測點的數據進行匯聚.形成一組溫度數據序列，以便于集中傳輸。數據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,測點數據在數據售口器進行打包處理后,批量發送至主機進行分析。
(三)監測主機
監測主機是系統的控制核心，也是主要的邏輯控制模塊。監測主機可以采用單片機、嵌人式系統或PC，為了實現數據的臨時存儲.文章采用了PC機作為監測主機。所有測點的數據傳輸至監測主機后在監測軟件的控制下首先會對數據的有效性進行判斷，對于無效數據會被拋棄，有效的數據會與系統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了異常軟件會立即向聲光報警器發送一個觸發脈沖，及時發出敬報信號。同時還會將報警信息通過網絡發送到遠程值班中心提示值班人員及時安排維修。
四、系統安裝要求
在實際的供配電系統中,尤其是大型供電網絡，高壓配電柜的數量往往有多個，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監控部位，也可以安裝在靜觸頭上。對于動觸頭安裝方式，優點是后期維護方便，如果傳感器出現損壞，只需停役故障設備間隔進行換即可。但動觸頭經常處于活動狀態，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生故障停役整條母線才能換維修，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、系統的應用
本系統在某項目現場的多個高壓配電柜中進行了試運行,經過3個月的測試和優化，系統運行穩定可靠，溫度數據測量準確,數據傳輸快速高效，預警觸發及時準確，完全滿足實際工程的應用需求。
六、安科瑞溫度在線監測系統解決方案
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 電阻過大而發熱成為安全隱患，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無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統具有遙信、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，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
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、、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。
3、系統結構
溫度在線監測系統結構圖
4、系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：
1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/APP遠程查看數據。
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據。
4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系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。
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，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。
5、系統硬件配置
溫度在線監測系統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主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。
六、結語
本系統采用了無線測溫傳感器和無線通信模式，實現了監測系統與高壓線路的隔離，減少了設備電氣連接，提高了系統抗干擾能力。系統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，但對供電系統可靠性的影響可以降至低。因此，本系統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。
參考文獻：
［1］周波．高壓配電柜溫度監測系統設計探討[J]．市場周刊：商務營銷,2020,000(088):P.1-1
［2］夏樾．變電站高壓開關柜溫度監測系統的設計與實現[J]．電子測試,2020,000(023):31-3245
［3］安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022年05版
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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