無源無線測溫系統(tǒng)在智能變電站10kV開關(guān)柜中的應(yīng)用

     目前我國電力系統(tǒng)正向著大電網(wǎng)、高可靠性、高自動(dòng)化水平方向迅猛發(fā)展。電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化、智能化的監(jiān)控水平已成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵問題。高壓配電開關(guān)柜是配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，承擔(dān)著開斷和關(guān)合電力線路等重要作用，但在長期運(yùn)行過程中，開關(guān)的觸點(diǎn)、母線及出線連接等部位因氧化腐蝕或因緊固螺栓松動(dòng)等原因至使接觸電阻變大，在高負(fù)荷運(yùn)行情況下，連接點(diǎn)發(fā)熱并形成惡性循環(huán)，且發(fā)熱點(diǎn)溫度無法監(jiān)測，導(dǎo)致連接部位溫度過高甚至燒毀，造成事故停電。因此，對高壓開關(guān)柜連接點(diǎn)處安裝開關(guān)柜無源無線測溫裝置對其溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及預(yù)警是非常有必要的。

智能變電站開關(guān)柜無源無線測溫的必要性：

     在變電站的運(yùn)行過程中，開關(guān)柜和變壓器是一個(gè)重要組成部分。隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，其結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的定、壓接觸器式測溫儀表由于體積大、精度低等缺陷一直未能得到很好解決。而智能化儀器設(shè)備具有較高測量速度以及較大范圍度地采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行處理與顯示功能。同時(shí)它還可以根據(jù)不同條件下對變 電站內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)變化做出快速響應(yīng)，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行要求變電站的絕緣材料。在發(fā)展過程中，隨著技術(shù)進(jìn)步以及市場需求，其性能也不斷提高。其中開關(guān)柜、變壓器和終端等設(shè)備是一個(gè)重要組成部分。為保證供電安全、穩(wěn)定，有必要對開關(guān)柜、變壓器等重要部分進(jìn)行測溫。

智能變電站10kV高壓開關(guān)柜無源無線測溫應(yīng)用技術(shù)研究：

1 、智能變電站在線測溫影響因素

     在智能化變電站中，測溫影響因素有許多，其中包括主變壓器、高壓開關(guān)柜及母線的溫度。

（1）主變壓器。其主要功能是將電能傳輸?shù)讲煌妷旱燃墶τ诖笮碗娏ο到y(tǒng)而言一般都設(shè)置專門配電室來負(fù)責(zé)對電網(wǎng)進(jìn)行升壓和降負(fù)荷。而小型發(fā)電廠則通常也需要配置專用設(shè)備以保障正常供電需求以及降低成本等要求，在變電站中安裝相應(yīng)測溫裝置可以有效地提高測量精度與可靠性。

（2）母線。母線上的電壓、電流等參數(shù)都會(huì)對變電站中測溫模塊產(chǎn)生影響，其中，主變壓器是主要設(shè)備之一。而母線則在整個(gè)系統(tǒng)中是不可或缺的部分。

（3）電纜導(dǎo)體。其不僅能將電能通過時(shí)效性較差地區(qū)配電線送至用戶或者直接傳輸?shù)酵ㄐ沤K端或進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送電力信號等功能外還能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換和數(shù)據(jù)共享等作用。因此我們可以認(rèn)為智能化變電站中測溫模塊、控制與保護(hù)都需要有相應(yīng)的技術(shù)支持而在這些模塊中，電纜的連接方式也同樣需要有相應(yīng)技術(shù)支持，同時(shí)還應(yīng)該具有良好耐壓性、抗震性能等。

2 、智能變電站無線測溫原理

（1）高壓開關(guān)柜無線溫度傳感器的工作原理：高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)首先通過無線溫度傳感器感測設(shè)備表面溫度，然后通過電磁波將溫度信號傳輸至無線溫度監(jiān)測儀，再通過網(wǎng)絡(luò)將無線溫度監(jiān)測儀連接至中心監(jiān)測計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線測溫。

（2）無線溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)：

采用美國TI公司最新推出的無線收發(fā)芯片，功耗小，信號強(qiáng)，發(fā)射距離不加任何功率放大的情況下可達(dá)300米；

測溫元件同樣采用美國TI公司的數(shù)字集成芯片，精度高，可達(dá)0.5°C。優(yōu)于傳統(tǒng)測溫廠家使用的NTC熱敏電阻的最大精度±1°C；

傳感器材質(zhì)采用耐高溫尼龍+阻燃材料，經(jīng)國內(nèi)知名軍工單位檢驗(yàn)，滿足GB/T5169.11-2017測試，即通過850℃灼熱絲的可燃性實(shí)驗(yàn),可在高溫環(huán)境下持續(xù)工作；

溫度傳感器具有小巧的體積，當(dāng)與被測物體表面直接接觸時(shí)，能保證快速測量溫度的變化，實(shí)時(shí)測量，上傳周期5~32秒智能調(diào)節(jié)。并將溫度變化處理后通過無線傳輸?shù)綔囟缺O(jiān)測器；

無源無線溫度傳感器通過電磁感應(yīng)原理從一次取電，開關(guān)柜一次電流大于5A時(shí)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。無需電池，免除高溫下電池放電時(shí)發(fā)生無法控制的熱量噴發(fā)而發(fā)生爆炸的隱患；

使用壽命長，后期免維護(hù),使用壽命可達(dá)10年；

無線溫度傳感器安裝適應(yīng)性高，可安裝在觸頭上，不影響絕緣距離。導(dǎo)磁合金帶既可取能，又可起安裝固定作用。

智能化變電站10kV高壓開關(guān)柜無線測溫應(yīng)用

1、高壓開關(guān)柜在線測溫方法分析

（1）蠟片測溫法

石蠟片的顏色會(huì)隨溫度的變化而變化，因此，可利用石蠟片來測量高壓開關(guān)柜的溫度。具體方法是，將石蠟片粘貼于設(shè)備連接部位，根據(jù)其顏色來判斷被測溫度，這種方法由于原理簡單、成本低廉而獲得廣泛應(yīng)用。但其需要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來判斷溫度，因而準(zhǔn)確率和可靠性比較低，另外也不能進(jìn)行定量測量和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。而且，對高壓開關(guān)觸點(diǎn)、電纜接頭等易發(fā)熱部位因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)幾乎看不見而無法測量。

（2）熱紅外測溫技術(shù)

基于熱紅外的高壓開關(guān)柜測溫是利用紅外測溫槍、紅外成像儀及紫外成像儀等熱感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行非接觸式測溫。其優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大，準(zhǔn)確度較高，可靠性較好，但是設(shè)備儀器昂貴，且需大量人力進(jìn)行定期巡測，無法實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。

另外，由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部件處于高電壓、強(qiáng)磁場及密閉的運(yùn)行環(huán)境中，測溫石蠟片、熱紅外測溫等常規(guī)的測溫方式已無法實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)部件溫度測量。目前，基于無線溫度傳感技術(shù)的高壓供電設(shè)備溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測是克服上述問題的一個(gè)比較理想的解決方案。

正瑞開關(guān)柜無源無線測溫系統(tǒng)解決方案：

1、概述

      電氣接點(diǎn)無線測溫裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止在運(yùn)行過程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸 電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

      ZRDCT-30 無源無線測溫系統(tǒng)通過RS 485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較大地提高。該系統(tǒng)具有事件報(bào)警、曲線、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。

2、應(yīng)用場所

      開關(guān)柜無源無線測溫系統(tǒng)適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、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。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4、系統(tǒng)功能

      開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)由無線溫度傳感器、無線測溫監(jiān)測主機(jī)等組成。測溫系統(tǒng)主機(jī)DCT-30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)具有以下功能：

（1）電氣監(jiān)控系統(tǒng)分布圖：在顯示界面可以顯示一次系統(tǒng)模擬圖。

（2）溫度監(jiān)測：在監(jiān)控系統(tǒng)上集中顯示被測各點(diǎn)的溫度值。

（3）報(bào)警功能：實(shí)際測量到的參數(shù)值超過報(bào)警值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并帶有語音報(bào)警功能。

（4）故障顯示：被測設(shè)備溫度點(diǎn)的位置非正常工作時(shí)顯示故障。

（5）數(shù)據(jù)庫功能：存儲(chǔ)所有被測點(diǎn)的各個(gè)時(shí)刻的溫度值，以便進(jìn)行歷史查詢歷史曲線顯示。

（6）權(quán)限管理：可進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。運(yùn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定、修改等需經(jīng)有使用權(quán)限的系統(tǒng)操作人員操作方生效。

（7）遠(yuǎn)程通信：系統(tǒng)提供 RS485 總線通訊方式，以滿足遠(yuǎn)程通信。

      無源無線測溫系統(tǒng)在高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測的應(yīng)用，解決了長期以來高壓開關(guān)柜需要人工現(xiàn)場測溫，開關(guān)柜內(nèi)部溫度無法測量等問題，大大減少了設(shè)備檢修停電次數(shù)和時(shí)間，減輕了日常巡檢的工作量，提高工作人員自身安全性。無源無線測溫系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各關(guān)鍵點(diǎn)部位的溫度異常狀況，避免連接部位老化或接觸電阻過大而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，為電力安全生產(chǎn)和供電提供了有力保證，提高了設(shè)備的智能性。

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