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摘要：就應(yīng)用領(lǐng)域而言，10kV高壓開關(guān)設(shè)備在我國變電站及發(fā)電廠等電力供應(yīng)系統(tǒng)中的重要組成部分得到了十分廣泛的使用，并在保障電網(wǎng)安全方面發(fā)揮了十分重要的作用。這是由于10kV高壓開關(guān)設(shè)備在一方面能夠準(zhǔn)確控制分線路的投入運(yùn)行及關(guān)閉，在另一方面又能及時(shí)地將故障線路從整體線路中切除，對于維持電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)營及保障其安全具有突出的意義。對10kV高壓開關(guān)設(shè)備的在線測溫，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備的溫度情況，避免設(shè)備溫度超出警戒值引起接頭發(fā)熱情況的產(chǎn)生，接頭發(fā)熱會(huì)造成開關(guān)設(shè)備的故障，并進(jìn)一步造成電力系統(tǒng)的安全事故。
關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)；在線測溫；方案要求；具體類別
在我國傳統(tǒng)的高壓供電系統(tǒng)當(dāng)中，也開展了對高壓開關(guān)設(shè)備溫度的測算工作，但由于相關(guān)技術(shù)的不發(fā)達(dá)，采用的是用測溫儀器直接接觸高壓開關(guān)設(shè)備的方式進(jìn)行溫度測量的方式，這種方式所得到的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)及時(shí)性較差，且準(zhǔn)確性較低，因而對于檢測排除接頭發(fā)熱故障所起到的參考作用有限。而在線測溫技術(shù)作為一種利用有線及無線技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測量的測溫技術(shù)，不僅能夠有效地防止高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)大的電磁波干擾，而且能夠?qū)囟冗M(jìn)行及時(shí)的反饋，參考意義較大。再加之隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓開關(guān)設(shè)備的在線測溫技術(shù)也逐漸實(shí)現(xiàn)了信息化及智能化，測量偏差日益縮小，及時(shí)性大大提高，促進(jìn)了我國電力系統(tǒng)安全管理效益。
2.1測溫儀器應(yīng)當(dāng)具備高壓絕緣性能
10kV高壓開關(guān)設(shè)備在正常運(yùn)行過程中的其額定電壓為10kV，在進(jìn)行測溫裝置的安裝時(shí)，需要在測溫裝置和接收裝置之間采取一定的隔離措施，如果不采取相應(yīng)的高壓絕緣措施，溫度信號(hào)的接受裝置和測溫裝置之間的電壓處于高壓狀態(tài)，容易發(fā)生危險(xiǎn)事故。在實(shí)際的測溫過程中，對測溫裝置的高壓絕緣工作是衡量測溫技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是測溫工作開展的前提。
2.2測溫過程不能影響開關(guān)設(shè)備功能
10kV高壓開關(guān)設(shè)備一般具有較為復(fù)雜的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，由較多的元件組合而成。不同的元件只有維持在恰當(dāng)?shù)奈恢貌拍鼙Ｕ险麄€(gè)開關(guān)設(shè)備功能的充分發(fā)揮。而基于上文所述內(nèi)容可知，在開展在線測溫工作的過程中對測量儀器及接收儀器進(jìn)行阻斷處理，而這一工作的開展對高壓開關(guān)設(shè)備中的元件造成影響，從而妨礙開關(guān)設(shè)備正常功能的實(shí)現(xiàn)，因此在測溫過程中注意不可移動(dòng)開關(guān)設(shè)備元件，不可影響其功能。
2.3測溫儀器應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境
通常情況下，10kV高壓開關(guān)設(shè)備都被安置在封閉的開關(guān)柜當(dāng)中，其所處的環(huán)境溫度較高、通風(fēng)性能較差，而且具有較強(qiáng)的電流及電磁波干擾。所以為了保障在線測溫儀器測溫功能的穩(wěn)定發(fā)揮，在進(jìn)行測溫儀器的選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)對其耐熱性及抗電流及電磁波干擾性等性能進(jìn)行檢測，由此以避免由于高壓開關(guān)設(shè)備所處環(huán)境所帶來的不良影響制約在線測溫效果的發(fā)揮。
3.1在線測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理分析
就在線測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行原理而言，其主要利用的是10kV高壓開關(guān)設(shè)備在運(yùn)行使用的過程中會(huì)散發(fā)溫度并發(fā)出一定的信號(hào)，通過溫度測量儀器對設(shè)備的溫度進(jìn)行測量則可以得出相關(guān)溫度數(shù)據(jù)的原理。并在此基礎(chǔ)上將溫度測量儀器與相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行連接，使得溫度測量儀器所測量出的溫度能夠?qū)崟r(shí)地通過有線或者無線的方式反饋給高壓開關(guān)設(shè)備的相關(guān)管理人員，以為高壓開關(guān)設(shè)備的管理提供參考依據(jù)。
3.2在線測溫系統(tǒng)大致設(shè)計(jì)方案
就在線測溫系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)來說，需要配備溫度傳感器、多路開關(guān)及溫度接收器等部件，并將溫度傳感器置于整個(gè)系統(tǒng)的底部，與高壓開關(guān)設(shè)備中故障多發(fā)部位的耦合器進(jìn)行相應(yīng)地連接。在此基礎(chǔ)上，再將溫度傳感器與多路開關(guān)進(jìn)行連接，并通過多路開關(guān)與溫度接收器進(jìn)行連接，繼而通過溫度接收器進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的傳遞。需要注意的是，在整個(gè)安裝連接的過程中應(yīng)當(dāng)做好絕緣處理，防止安全問題的發(fā)生。
4.1光纖光柵測溫技術(shù)
光纖光柵測溫通過光纖傳感技術(shù)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)任意通道的傳感器之間的互換，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。這種技術(shù)的后期維護(hù)簡單，可以通過模塊的插拔實(shí)現(xiàn)變更。光纖光柵測溫的精度可以達(dá)到0.5攝氏度，溫度分辨率可以小于0.1攝氏度。在安裝過程中，傳感器如果安裝在斷路器靜觸頭或母排上，需要變電站停整段母線間隔，停電安排受用戶負(fù)荷限制較大，后期更換需要停止母線上的全部負(fù)荷。
4.2無線測溫技術(shù)
與光纖光柵測溫技術(shù)相區(qū)別，無線測溫技術(shù)的使用是以電子傳感技術(shù)為基礎(chǔ)而的。整個(gè)測溫系統(tǒng)主要通過電池進(jìn)行電力的供應(yīng)，且通過無線形式進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的傳播。就溫度測量精度而言，其較光纖光柵測溫技術(shù)較差，精度僅能達(dá)到1攝氏度，但其后期更換較為便利，無需影響整個(gè)母線系統(tǒng)。另外，還需注意的是，這種溫度測量儀器的耐用性較低，且易受到開關(guān)柜中的電磁影響。
4.3紅外測溫技術(shù)
紅外測溫同樣是利用電子式傳感技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要通電設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的傳輸也需要線路的設(shè)計(jì)。紅外測溫的測溫精度為1攝氏度左右，溫度分辨率為0.1攝氏度，但是，由于其傳感通道是一一對應(yīng)的，傳感器的互換性能較差。紅外測溫技術(shù)很容易受到電磁的干擾，在長期的運(yùn)行之后，測溫的精度會(huì)降低。當(dāng)測溫系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)問題時(shí)，需要對整個(gè)測溫系統(tǒng)進(jìn)行更新和更換。
在傳統(tǒng)的高壓開關(guān)設(shè)備的測溫工作中，一般是采用接觸式的測溫方法，通過測溫設(shè)備與高壓開關(guān)的直接接觸達(dá)到對溫度的測量目的，這種測量手段比較粗糙，所得到的數(shù)據(jù)誤差大，溫度數(shù)據(jù)及時(shí)有效性較差。在線測溫時(shí)通過無線或是有線測溫技術(shù)對高壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行溫度的測量，所獲得的溫度數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，更有參考價(jià)值。高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)都有強(qiáng)大的電流和電磁干擾，自身的溫度也比較高，在線測溫技術(shù)和相關(guān)傳感器設(shè)備具有良好的抗高溫、抗電磁干擾能力，工作性能更加良好。通過對先進(jìn)技術(shù)的使用，在線測溫技術(shù)的自動(dòng)化水平不斷提高，溫度誤差大大減小，并進(jìn)一步提高了高壓開關(guān)設(shè)備測溫系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的工作人員加強(qiáng)對高壓開關(guān)設(shè)備的安全管理。
6.1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(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
6.2系統(tǒng)功能
測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)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(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。
溫度曲線：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線。
運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。
實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)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(shí)提醒值班人員。
歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。
6.3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(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)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(hào) | 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(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
| 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(kuò)展。 |
無線測溫集中采集設(shè)備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標(biāo)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(tái)/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(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)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(gè)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(gè)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(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場合的測溫； |
| ARTM-24 | 35MM導(dǎo)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(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場所測溫； | |
無線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個(gè)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(gè)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(hù)等級(jí)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(yīng)取電，啟動(dòng)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(diǎn)測溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點(diǎn)測溫時(shí)，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系； 用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時(shí)，建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好 |
總的來說，在線測溫技術(shù)的不斷優(yōu)化對于保障10kV高壓開關(guān)設(shè)備的安全穩(wěn)定性具有重要意義，發(fā)展研究10kV高壓開關(guān)設(shè)備的在線測溫技術(shù)，可以及時(shí)了解掌握高壓設(shè)備的溫度情況，提升溫度測量的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，并形成高壓設(shè)備溫度測量的自動(dòng)化管理，給溫度監(jiān)測人員提供正確的決策依據(jù)。在線測溫技術(shù)的發(fā)展，對完善我國電力系統(tǒng)的安全性建設(shè)有重要的意義，有利于促進(jìn)我國電力事業(yè)的安全發(fā)展。
