安科瑞 陳(chén)聰(cōng)

摘(zhāi)要
：近年來，隨著電(diàn)力(lì)市(shì)場(cháng)需(xū)求的日(rì)益增長，高壓開(kāi)關櫃作(zuò)為(wéi)電(diàn)力(lì)係(xì)統的(dí)一個重(zhòng)要組成部(bù)分，其本(běn)身的(dí)安(ān)全性，經濟性(xìng)也受到了人們的重(zhòng)視。本文著重介紹了35 kV高(gāo)壓開關櫃(guì)無綫測溫技術的應用情(qíng)況(kuàng)﹐介紹了技術(shù)特點和工作原理﹐對(duì)其(qí)在35 kV高壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃中(zhōng)的(dí)應(yīng)用進(jìn)行(háng)歸納(nà)，以(yǐ)及(jí)變電站(zhàn)的(dí)無(wú)源無綫(xiàn)測(cè)溫係統的(dí)運(yùn)用(yòng)。

關鍵(jiàn)詞(cí)
：高(gāo)壓開關櫃
；無(wú)綫測溫
；技(jì)術(shù)
；應(yīng)用

0引言(yán)

隨(suí)著電力(lì)市場對電力(lì)係(xì)統(tǒng)的(dí)穩定(dìng)需(xū)求不(bù)斷增加，對電力供(gōng)應(yīng)的質(zhì)量和可靠(kào)性提出(chū)了更(gēng)高的要(yào)求。在開(kāi)關櫃中(zhōng)廣泛采用(yòng)新技術(shù)和(hé)新工(gōng)藝，使得其(qí)可(kě)靠性(xìng)得(dé)到了很(hěn)大的(dí)提高(gāo)。六(liù)氟化硫氣(qì)體具有良(liáng)好的絕緣(yuán)和(hé)消弧特性(xìng)，在高壓開關(guān)設備中得到(dào)了(liǎo)廣(guǎng)泛(fàn)的應用。全(quán)封閉(bì)高壓(yā)開(kāi)關櫃(guì)在長(cháng)時(shí)間的高負(fù)載下，其散(sàn)熱性能(néng)不佳，容(róng)易導(dǎo)致熱聚集，溫度上(shàng)升(shēng)會對電(diàn)器的(dí)絕緣性能(néng)產生不利影(yǐng)響
；全(quán)封閉(bì)高壓(yā)開關櫃不(bù)能(néng)觀測到動(dòng)觸(chù)點與櫃內(nèi)靜接(jiē)觸(chù)位置連接，接地刀閘(zhá)分合(hé)等(děng)情(qíng)況，不(bù)能(néng)對櫃體內部進行溫(wēn)度測量，存在較(jiào)大(dà)的安(ān)全風險(xiǎn)。通(tōng)過對高壓開關櫃(guì)母(mǔ)排，電(diàn)纜接(jiē)頭的直接(jiē)監(jiān)控，可以有效(xiào)地(dì)降低(dī)由(yóu)於過熱(rè)引起的(dí)火(huǒ)災和大(dà)麵積停(tíng)電(diàn)。

1高壓開(kāi)關櫃(guì)無(wú)綫(xiàn)測溫技(jì)術應(yīng)用意(yì)義

電(diàn)氣設(shè)備的導(dǎo)電連接(jiē)部位鬆動(dòng)，刀(dāo)閘，斷路器接觸鬆動(dòng)等(děng)，都會(huì)使設備的溫度聚集，使(shǐ)有(yǒu)關(guān)部件的性(xìng)能(néng)惡(è)化，從而引(yǐn)發(fā)導綫的熔(róng)融(róng)，絕緣擊穿(chuān)，嚴(yán)重(zhòng)危(wēi)害電(diàn)網的(dí)安全(quán)。隨(suí)著鋼(gāng)鐵行業的不(bù)斷(duàn)發展，電(diàn)力係統中(zhōng)的無(wú)人值(zhí)守變電站將會得(dé)到(dào)廣泛(fàn)的應用，對(duì)變(biàn)電(diàn)站(zhàn)內的(dí)各(gè)種(zhǒng)信息(xī)進行(háng)更嚴格的控製，但(dàn)目前變(biàn)電站對主(zhǔ)要設備的(dí)溫度(dù)監(jiān)測(cè)還(huán)處在初(chū)級階(jiē)段，監控範(fàn)圍小，尤其是(shì)在密(mì)閉(bì)設(shè)備的溫度(dù)監測中，更(gēng)是(shì)處於“盲(máng)區”，技術水平也比較(jiào)落後。目前變(biàn)電所的高壓(yā)設備基(jī)本上都是(shì)封(fēng)閉的(dí)，傳(chuán)統的測(cè)溫(wēn)方法(fǎ)是(shì)不可能(néng)的(dí)，有(yǒu)些裝置還采(cǎi)取了(liǎo)開孔和紅外綫(xiàn)測(cè)溫器(qì)的(dí)方(fāng)法，但其缺(quē)點(diǎn)是不能實時地收集和發送數據，對(duì)電力係(xì)統的絕緣(yuán)性(xìng)能(néng)有(yǒu)很高的要求(qiú)
；不能直(zhí)接(jiē)附著在高(gāo)壓帶電裝(zhuāng)置(zhì)上，精(jīng)度低(dī)需(xū)要檢查，還需要人在現場才能顯現效果，並(bìng)且隻(zhī)適合(hé)於裸(luǒ)露的設備(bèi)
；但是，該(gāi)模型的(dí)安(ān)全(quán)性(xìng)更高。傳統的測(cè)溫(wēn)方法(fǎ)不(bù)能(néng)滿足無(wú)人(rén)值(zhí)守站對主要設備(bèi)的(dí)關鍵位置進(jìn)行(háng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。研製(zhì)一(yī)套適用範圍廣(guǎng)，安(ān)全可靠(kào)的測(cè)溫係(xì)統，對(duì)重要(yào)設備(bèi)（尤(yóu)其是(shì)密(mì)閉裝(zhuāng)置）的(dí)關(guān)鍵部(bù)位的(dí)溫(wēn)度進行實時監控，及(jí)時(shí)發現故障隱患，采取(qǔ)措(cuò)施，防止事故進(jìn)一(yī)步(bù)擴大(dà)，對保(bǎo)障電網安(ān)全運行(háng)意義重(zhòng)大。

2 35kV高壓開(kāi)關櫃常用(yòng)幾(jī)種無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)傳(chuán)感器的(dí)原理(lǐ)及技(jì)術(shù)特(tè)點

2.1無綫(xiàn)測(cè)溫的原理(lǐ)

無綫測(cè)溫的(dí)基(jī)本(běn)原(yuán)理是(shì)
：溫(wēn)度傳(chuán)感器，紅(hóng)外溫度(dù)傳感器，半導體(tǐ)傳感器，表(biǎo)麵溫(wēn)度傳感器，被動無綫傳感器。熱敏(mǐn)傳感器的工(gōng)作原理是，電阻(zǔ)會(huì)隨著溫(wēn)度的變化而變(biàn)化(huà)，熱(rè)敏電阻具有高(gāo)度(dù)敏(mǐn)感性(xìng)，可(kě)以很(hěn)容易地檢(jiǎn)測溫(wēn)度變化(huà)
；缺點是(shì)，阻值非(fēi)綫性(xìng)，溫度範圍(wéi)要(yào)求(qiú)嚴格，元件易老化，使用(yòng)壽命(mìng)相對較(jiào)短(duǎn)，隨(suí)著(zhuó)使用(yòng)年限的縮短，精(jīng)度(dù)及穩定性也會下降。紅外溫(wēn)度計(jì)的(dí)特(tè)點是無(wú)接(jiē)觸(chù)式，不(bù)幹擾被(bèi)測物(wù)的狀態
；其不足之(zhī)處(chǔ)在於易受(shòu)溫度，濕(shī)度，輻(fú)射等(děng)因(yīn)素(sù)的影(yǐng)響(xiǎng)。半(bàn)導體(tǐ)傳感器的精(jīng)度(dù)較(jiào)高(gāo)，但與熱(rè)敏電阻器相比，它(tā)的(dí)反(fǎn)應時間要比(bǐ)熱敏電阻器(qì)慢。半導(dǎo)體傳(chuán)感(gǎn)器的優(yōu)勢在(zài)於安全性(xìng)高，識別精度高，可靠性(xìng)更高(gāo)。它的特點是采(cǎi)用(yòng)被動(dòng)式測溫，采用無綫(xiàn)傳(chuán)輸(shū)的(dí)方法實現(xiàn)對開(kāi)關櫃(guì)溫度(dù)的(dí)測量(liáng)。其(qí)優(yōu)點是(shì)體積較(jiào)小，能耗低(dī)，但(dàn)其缺點是訊號(hào)傳送距(jù)離較短，而且傳(chuán)送(sòng)時不能(néng)有(yǒu)障礙物，若(ruò)受測點(diǎn)出現(xiàn)位(wèi)移(yí)或(huò)振(zhèn)動，則會造(zào)成(chéng) 相位(wèi)的改變，從而(ér)影(yǐng)響溫度測(cè)量的(dí)精(jīng)度。被動(dòng)式無綫感(gǎn)應器采(cǎi)用能源(yuán)采集(jí)方(fāng)式(shì)來獲取感應器(qì)所需的能源，*摒棄了電池(chí)與常(cháng)規(guī) CT的(dí)取(qǔ)電方(fāng)式(shì)。利(lì)用(yòng)等電(diàn)位法(fǎ)實現了高壓電(diàn)網的安全(quán)性(xìng)和可靠性， EH技術(shù)具有(yǒu)循(xún)環(huán)，低能(néng)耗(hào)等(děng)特點，是未(wèi)來(lái)無綫(xiàn)溫(wēn)度測量(liáng)的(dí)發展方(fāng)向(xiàng)。

2.2該測溫的(dí)技(jì)術特點

以(yǐ)下是關(guān)於無源(yuán)無(wú)綫(xiàn)溫度測量(liáng)係統(tǒng)的(dí)技(jì)術特性，即(jí)當母排(pái)經過交流電時，會(huì)在母排(pái)附近形(xíng)成一(yī)個交變磁場，通(tōng)常(cháng)這些磁場會被釋(shì)放到空氣(qì)中，不(bù)能(néng)被利(lì)用(yòng)。現在，主排(pái)上安(ān)裝(zhuāng)一條特(tè)殊的(dí)金(jīn)屬(shǔ)條，可以(yǐ)讓磁(cí)場中的能(néng)量在(zài)金屬條流動(dòng)，而在(zài)金屬條(tiáo)上則(zé)有一(yī)個綫(xiàn)圈(quān)，當電流(liú)聚(jù)集(jí)到一(yī)起時(shí)， MCU就(jiù)會釋放出(chū)足夠(gòu)的電流(liú)，然(rán)後再用無綫(xiàn)網絡將熱量(liáng)傳遞(dì)給(gěi) MCU。該(gāi)傳感(gǎn)器采用了原(yuán)來沒(méi)用(yòng)的交(jiāo)流磁(cí)場，為 MCU提(tí)供能量(liáng)，使其在不使用(yòng)電池的情況下，可以(yǐ)長(cháng)時(shí)間的工(gōng)作(zuò)，使用(yòng)壽(shòu)命(mìng)超過10年(nián)，而且(qiě)基(jī)本(běn)不需要(yào)維修(xiū)。與一(yī)般(bān)的(dí)矽鋼(gāng)片不同，矽鋼片有(yǒu)一(yī)條直(zhí)綫，一次電流(liú)和二次(cì)電流呈(chéng)綫性關(guān)係，當(dāng)一次電流很大時，二次電流會被大量的(dí)二次電流(liú)所吸收，導(dǎo)致二(èr)次電流(liú)無(wú)法(fǎ)釋(shì)放，造成(chéng)危險(xiǎn)。被動式無(wú)綫(xiàn)傳(chuán)感(gǎn)器采用一(yī)種特(tè)別(bié)的合金，其綫性(xìng)範圍(wéi)很(hěn)小，磁場迅速達到飽和狀態，初級(jí)電流(liú)持續(xù)上升(shēng)，電(diàn)流幾乎沒(méi)有增(zēng)長，因(yīn)此不(bù)需(xū)要加(jiā)熱設備(bèi)，也不會產(chǎn)生(shēng)渦(wō)流和溫度(dù)上(shàng)升。

被動式(shì)無綫溫(wēn)度計，其(qí)體(tǐ)積(jī)較小，安裝完畢(bì)後，其(qí)高度(dù)與(yǔ)動(dòng)接觸鐵(tiě)環之(zhī)高﹐基本不會對(duì)絕緣(yuán)距(jù)離產生任何(hé)影響，也不會(huì)影響電力裝置(zhì)的安全性。被動(dòng)式無(wú)綫感(gǎn)應器(qì)的訊號(hào)要從開(kāi)關(guān)櫃(guì)裏傳出(chū)，相(xiāng)隔二十多米(mǐ)遠(yuǎn)，所以沒有(yǒu)在開關(guān)櫃(guì)裏(lǐ)裝任(rèn)何(hé)接(jiē)收裝置，也(yě)沒有(yǒu)電纜﹐也(yě)沒有天綫﹐隻有一(yī)個感(gǎn)應(yīng)器，不(bù)會對(duì)電器安全(quán)產(chǎn)生(shēng)任何影(yǐng)響。目前，我(wǒ)國的無綫傳感(gǎn)設備大(dà)多(duō)采用(yòng)高(gāo)精(jīng)度的(dí)進口(kǒu)數(shù)碼(mǎ)傳(chuán)感(gǎn)元件(jiàn)，且(qiě)都(dū)是采(cǎi)用接觸(chù)式溫(wēn)度測(cè)量。該(gāi)傳(chuán)感(gǎn)器可(kě)以實(shí)現對(duì)發熱點(diǎn)附近(jìn)的溫度變(biàn)化的(dí)快(kuài)速測量，使(shǐ)其精度(dù)得到很高(gāo)的(dí)提(tí)高(gāo)。所(suǒ)有的(dí)資(zī)料傳送程(chéng)序都要經過檢查(chá)﹐檢查出的(dí)資料都會被刪除(chú)﹐所以不會由於傳送(sòng)而(ér)產(chǎn)生有誤(wù)差的溫度。小(xiǎo)型，可裝(zhuāng)於(yú)動觸(chù)頭(tóu)，靜觸(chù)頭，變壓(yā)器(qì)進出(chū)綫，刀(dāo)閘等(děng)部(bù)位，一(yī)種(zhǒng)多(duō)個傳感器的安裝(zhuāng)形式(shì)，為(wéi)施工提(tí)供了便(biàn)利。

所有的傳(chuán)感器的出廠(chǎng)號碼都是固(gù)定的(dí)，隻需(xū)要在接收(shōu)設(shè)備(bèi)上(shàng)進(jìn)行(háng)匹配(pèi)就可(kě)以(yǐ)，不需要(yào)進(jìn)行前期(qī)的(dí)協調，也(yě)不(bù)需(xū)要(yào)專(zhuān)門的維修(xiū)和替(tì)換(huàn)。傳感係統(tǒng)使用頻分多址(zhǐ)技(jì)術，各(gè)感(gǎn)應器使(shǐ)用相同(tóng)的波段(duàn)進行通(tōng)信，所需(xū)的波(bō)段不會超過(guò)20 ms。被動(dòng)式無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)傳感(gǎn)器(qì)與其(qí)它環境溫濕度，帶電顯(xiǎn)示，抽(chōu)濕機(jī)，位(wèi)移傳感器等(děng)傳(chuán)感器(qì)均使用(yòng)相同的通(tōng)訊架(jià)構(gòu)，能(néng)共(gòng)用(yòng)一個單(dān)一的接收裝(zhuāng)置(zhì)，方(fāng)便(biàn)日後(hòu)安裝(zhuāng)傳感器(qì)收(shōu)集其(qí)它物(wù)理(lǐ)量。同時，還集(jí)成了(liǎo) MODBUS，61850等標準(zhǔn)接口，可(kě)實(shí)現(xiàn)與其(qí)它廠商的通信。為其它平台的(dí)資料分享，提(tí)供各種不同(tóng)的分(fēn)享界麵。具有RS485通(tōng)信(xìn)接口(kǒu)， TCP/IP通信接口，RS232通(tōng)信接口。為方便用戶使用(yòng)﹐有多(duō)種(zhǒng)顯(xiǎn)示(shì)接口(kǒu)﹐有(yǒu)分別的(dí)開關櫃(guì)和變(biàn)電(diàn)所的(dí)顯(xiǎn)示接口(kǒu)，並能將(jiāng)全(quán)省(shěng)的(dí)資(zī)料集中在(zài)伺(sì)服(fú)器上。被(bèi)動(dòng)式(shì)無(wú)綫溫(wēn)度計克服了電(diàn)池(chí)供(gōng)電不足(zú)的缺(quē)點(diǎn)，提供(gōng)更多(duō)的電(diàn)力，所以即使是(shì)在(zài)較高的溫度(dù)下，也可(kě)以進行數據傳輸。溫(wēn)度(dù)範圍(wéi)為(wéi)-45~125攝氏度(dù)，目前(qián)廠商仍(réng)在不斷改(gǎi)進(jìn)，未(wèi)來(lái)的溫(wēn)度將(jiāng)會(huì)在(zài)-45~135攝(shè)氏度之間(jiān)。

3無源無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)技術在35kV高(gāo)壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)中(zhōng)的應用

為改善(shàn)變(biàn)電所(suǒ)的維修工作，及(jí)時(shí)解決(jué)高(gāo)壓開(kāi)關櫃的(dí)發熱(rè)問(wèn)題(tí)，選用了無綫(xiàn)溫(wēn)度測量係(xì)統(tǒng)。按有(yǒu)關規(guī)定(dìng)，結合實際條(tiáo)件對35 kV高壓開關櫃進行(háng)現(xiàn)場調(tiáo)試(shì)，測試(shì)，收(shōu)集(jí)資料(liào)，分(fēn)析(xī)，驗(yàn)證(zhèng)了該(gāi)係統是(shì)可靠，實用的。采(cǎi)用無(wú)綫測(cè)溫技術後(hòu)，變電所(suǒ)對35 kV高(gāo)壓開(kāi)關櫃的發熱(rè)問題(tí)進行(háng)有(yǒu)效的(dí)控製(zhì)，保證了(liǎo)供電安(ān)全。

4安(ān)科瑞無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)係統

4.1係(xì)統(tǒng)結構

Acrel-2000T無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)監控係統(tǒng)通(tōng)過RS485總綫(xiàn)或(huò)以太(tài)網與間隔層的(dí)設備直接進(jìn)行(háng)通訊(xùn)，係(xì)統設計遵循國際標準Modbus-RTU，Modbus-TCP等傳輸規(guī)約(yuē)，安(ān)全性，可靠(kào)性(xìng)和(hé)開放性都(dū)得到了很(hěn)大地提高。該係統具(jù)有(yǒu)遙信，遙測(cè)，遙(yáo)控(kòng)，遙(yáo)調，遙設(shè)，事(shì)件報警，曲綫，棒圖，報(bào)表(biǎo)和用戶(hù)管(guǎn)理功(gōng)能，可以監控無綫(xiàn)測溫(wēn)係(xì)統的設備運行狀(zhuàng)況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應，預防(fáng)嚴重故障發生。

適(shì)合在泛(fàn)在(zài)電(diàn)力(lì)物(wù)聯(lián)網(wǎng)，鋼(gāng)廠(chǎng)，化(huà)工，水(shuǐ)泥，醫院，機(jī)場(cháng)，電廠(chǎng)，煤礦等廠礦(kuàng)企業，變配電所等(děng)電(diàn)力設備的(dí)溫(wēn)度監測(cè)。

溫(wēn)度(dù)在綫監(jiān)測係(xì)統結構圖(tú)

4.2係統功能

測(cè)溫係(xì)統主(zhǔ)機(jī)Acrel-2000T安裝於(yú)值班監控室，可(kě)以(yǐ)遠程(chéng)監(jiān)視係統(tǒng)內所(suǒ)有開(kāi)關設(shè)備(bèi)運行溫度狀(zhuàng)態。係統(tǒng)具有(yǒu)以(yǐ)下(xià)主要(yào)功能
：

1. 溫(wēn)度顯示
   ：顯示配(pèi)電係統內每個(gè)測(cè)溫點的實時值，也可(kě)實現(xiàn)電腦(nǎo)WEB/手(shǒu)機(jī)APP遠程(chéng)查(chá)看(kàn)數據。

1. 溫(wēn)度(dù)曲(qū)綫(xiàn)
   ：查看每個(gè)測溫(wēn)點(diǎn)的溫度趨勢曲(qū)綫。

1. 運行報表(biǎo)
   ：查(chá)詢及打印各測(cè)溫點時間的溫(wēn)度數(shù)據。

1. 實時告警
   ：係(xì)統能(néng)夠(gòu)對各(gè)測溫點異常(cháng)溫度發(fā)出告警。係(xì)統(tǒng)具有實(shí)時語音報(bào)警功(gōng)能，能夠(gòu)對所有事件發出語音(yīn)告(gào)警，告(gào)警方式(shì)有彈窗(chuāng)，語(yǔ)音告(gào)警等，還可以(yǐ)短(duǎn)信/APP推(tuī)送告警消(xiāo)息，及時提(tí)醒(xǐng)值(zhí)班人員(yuán)。

1. 歷(lì)史(shǐ)事(shì)件查詢
   ：能(néng)夠(gòu)溫度越(yuè)限等事件(jiàn)記(jì)錄(lù)進行(háng)存儲(chǔ)和管(guǎn)理，方便用戶(hù)對係(xì)統事件(jiàn)和報(bào)警進行歷(lì)史(shǐ)追(zhuī)溯(sù)，查詢(xún)統(tǒng)計，事(shì)故(gù)分析等(děng)。

4.3係統硬件配(pèi)置(zhì)

溫度在綫(xiàn)監測係(xì)統主要(yào)由設(shè)備層的溫度傳(chuán)感器和溫度采集/顯示單(dān)元，通訊層的(dí)邊緣計算(suàn)網關(guān)以及(jí)站控(kòng)層(céng)的(dí)測(cè)溫係(xì)統(tǒng)主機組成，實(shí)現變(biàn)配(pèi)電係統(tǒng)關(guān)鍵電氣部(bù)位的溫(wēn)度在(zài)綫監測(cè)。

5結束語(yǔ)

總結(jié)了(liǎo)目前35 kV高壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)采用常(cháng)規無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)技術(shù)難以滿足要求。而(ér)高(gāo)壓開關櫃(guì)是(shì)電力(lì)係統(tǒng)中的關鍵設備，如(rú)果出(chū)現故障(zhàng)，將會造成(chéng)很大的影響。35 kV高(gāo)壓開(kāi)關櫃(guì)使(shǐ)用無綫測溫技術(shù)進行(háng)測(cè)量，測(cè)量設(shè)備的(dí)安裝方便(biàn)，快速測量結(jié)果(guǒ)，更符合(hé)當今技(jì)術(shù)的(dí)快速(sù)發展。在未來(lái)的溫(wēn)度(dù)測量(liáng)技術中(zhōng)，應(yīng)結(jié)合(hé)實際(jì)的應用狀況，對(duì)使用中(zhōng)出現的(dí)問題進(jìn)行總(zǒng)結(jié)和(hé)研究，並在不(bù)斷(duàn)的(dí)學習(xí)和摸(mō)索中*溫度測量(liáng)係統。

參考(kǎo)文獻
：

[1]馬(mǎ)麗(lì)娜(nà)，楊陽.35 kV高(gāo)壓(yā)開關(guān)櫃(guì)無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫技(jì)術(shù)應用分析(xī)

[2]黃(huáng)詩(shī)敏(mǐn).35kV開關(guān)櫃局部(bù)放電(diàn)帶(dài)電(diàn)檢測技(jì)術(shù)應用(yòng)與仿(fǎng)真(zhēn)分析(xī)研(yán)究(jiū)[D].北(běi)京(jīng):北京交通大學，2015.

[3]安科(kē)瑞企(qǐ)業微(wēi)電網(wǎng)設計與(yǔ)應用手冊(cè)2020.06版(bǎn)

[4]安(ān)科瑞(ruì)用(yòng)戶變電(diàn)站(zhàn)變配電(diàn)監控解(jiě)決方案(àn)2021.10