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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(yīng)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(yīng)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(yīng)的應(yīng)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：無線測溫系統(tǒng) , 快速報警 , 預(yù)防故障 , 智能通信管理機 , 高壓開關(guān)柜
0引言
在電力系統(tǒng)當(dāng)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(dǎo)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(zhǔn)確性，在無線傳感器系統(tǒng)當(dāng)中往往會應(yīng)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(zhǔn)確測量出來，從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準(zhǔn)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(yīng)用較為重視低功耗理念的應(yīng)用，所以在應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用規(guī)模與應(yīng)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(yīng)功能的不斷損耗，事故發(fā)生概率會逐漸提升，應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)、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(xué)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(yīng)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(zé)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(zé)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(yīng)用過程中起著重要的作用，主要包括預(yù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用，應(yīng)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(yù)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(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?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)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指定時間的溫度數(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。
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名稱
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外形
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型號
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參數(shù)說明
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系統(tǒng)組態(tài)軟件
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Acrel-2000/T
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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
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智能通信管理機
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Anet-2E4SM
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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。
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無線測溫集中采集設(shè)備
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Acrel-2000T/A
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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）
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Acrel-2000T/B
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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)
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顯示終端
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ATP007
ATP010
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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。
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ARTM-Pn
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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。
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ASD320
ASD300
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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。
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智能溫度巡檢儀
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ARTM-8
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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；
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ARTM-24
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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、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫；
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無線收發(fā)器
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ATC450-C
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可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。
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ATC600
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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。
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電池型無線測溫傳感器
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ATE100M
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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)。
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ATE200
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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)。
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ATE200P
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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)。
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CT取電型無線測溫傳感器
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ATE400
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CT感應(yīng)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)。
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有線溫度傳感器
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PT100
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用于低壓接點測溫時，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、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)埋好Pt100
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NTC
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用于低壓接點測溫時，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、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內(nèi)部預(yù)埋好
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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(yīng)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(dāng)中進行合理的應(yīng)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
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[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
安科瑞唐曉娟13774431042
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