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无线测温技术在高压开关柜中的应用

更新时间:2023-08-08      点击次数:394

在电力系统当中,高压开关柜是一项非常关键的内容,其运行质量会对整个电力系统的安全、稳定运行造成直接的影响,但在实际运行中,受到诸多因素的影响,高压开关柜非常容易出现发热故障,从而对其正常运行造成不利影响。而为了对这种情况加以改善,还需要利用无线测温技术对高压开关柜进行实时的监测,使故障隐患能够及时的排除,这对于电力系统的安全、稳定运行具有非常重要的意义,所以,有必要针对相关内容进行深入的研究。

1无线测温技术的原理及特点

1.1基本原理

对于无线测温技术而言,其主要原理就是结合各种温度传感元件来进行测温的,而涉及到的温度传感元件包括:半导体传感器、红外测温度传感器、热敏电阻温度传感器、无源无线温度传感器、声表面温度传感器等等。

1.2技术特点

第一,安全性,可以通过点位绝缘安装,降低爬电影响,所以不会影响电气设备的安全运行,具有较高的安全性;第二,准确性,在无线传感器系统当中往往会应用一些精度较高的数字传感器,且这些传感器大多以接触式测温为主,将传感器设置在发热点附近能够将测温部位的温度变化情况快速、准确测量出来,从而为监测系统提供准确的测温数据;第三,灵活性,通常情况下,无线测温元件的体积都比较小,因此,其安装较为方便,能够进行灵活的组网,既可以使用有线网络,也可以使用无线网络,而且能够满足多点安装的需求,确保测量工作的全面性;第四,易用性,通常会采用模块化的方式进行无线测温平台的设计,通过这种设计方式,能够有效提升系统操作的便捷性和简单性,且便于和网络的连接,实现系统的自动化控制,确保了系统的易用性;第五,能耗低,无线测温技术的应用较为重视低功耗理念的应用,所以在应用该项技术进行测温时,不仅不会造成太大的能源消耗问题,还会使测温元件的使用寿命得到有效的延长。

2在高压开关柜上应用无线测温技术的必要性

2.1有效降低事故发生率

从高压开关柜的应用现状来说,由于温度过高且没有及时发现而造成事故的状况越来越多,利用无线测温技术对其进行实时的监控已经势在必行。该技术能够帮助相关工作人员在问题发生初期就采取相应的措施,以此来避免事故范围的进一步扩大,这对电力系统的整体安全运行有积极的意义。

2.2及时发现隐患故障

由于电力资源的应用规模与应用需求不断增长,高压开关柜多处于长时间运行状态,这会加速其老化的速度。且随着其相应功能的不断损耗,事故发生概率会逐渐提升,应用无线测温技术的报警系统,能够及时地发现系统中存在的隐患与故障,有利于高压开关柜的长时间运行。

3高压开关柜中的无线测温技术

3.1整体设计

.       对温度传感器进行优选。由于无线测温技术涉及到各种温度传感器,而针对这些传感器进行分析可以发现,它们都有着特定的温度测量范围,且适用的温度环境也有所不同,但具体应用何种温度传感器,需要结合高压开关柜的具体情况来考虑,要尽可能的选择测温电路简单、测量精度高、占用口线少、扩展方便、便于使用以及成本投入低的温度传感器,从而为高压开关柜的平稳运行提供支持。第二,合理选择高低压侧的信号传输方式。对于高压开关柜中的无线测温系统而言,无线信号传输方式是一项需要重点考虑的设计内容,要对其进行合理的选择,而常用的无线信号传输方式包Zigbee技术IEEE802.11技术、蓝牙技术以及红外技术等等,在选择过程中,需要对各项技术的标准、功耗以及抗干扰能力进行综合的考虑。第三,要对高压侧供电方式进行科学的选择。通常情况下,高压侧电路的供电电源需要具备较为稳定输出、较强的抗干扰能力。而目前较为常用的几种供电方式包CT互感器电源、电池供电、激光供电以及太阳能供电等等,其中CT互感器电源不仅能够对高压侧供电需求加以满足,在结构安全性、应用成熟度以及环境适用性方面也具有较大的优势。

3.2硬件设计

3.2.1微控制器

微控制器作为无线测温系统的控制单元,它主要负责读取温度数据。

3.2.2温度显示仪

温度显示仪的主要作用是接收温度传感器传输过来的温度数据,并且LCD屏幕上实时显示该数据的真实数值,再将温度数据的数值与地址传输到监控中心。

3.2.3温度采集器

温度采集器是硬件设计的主要内容,其主要包括电源设备、通信设备和传感器设备。

3.2.4传感器设备

传感器设备主要负责温度节点的温度数据采集与转换,通信设备的主要作用是处理和传输数据。

3.2.5协调器

协调器与终端相比,虽然没有测温功能,但是它添加了相关接口芯片。

3.2.6综合管理

为了方便对无线测温系统硬件的后续管理,同时也为了保障高压开关柜的安全运行,一般情况下会选择将传感器设备进行牢固捆扎后,再安装在高压开关柜刀闸AB相或C相的相关位置。

3.3软件设计

软件在无线测温技术的应用过程中起着重要的作用,主要包括预警、系统数据显示与系统配置录入等功能,是相关工作人员进行应用管理的窗口。无线测温软件系统在初始化后,可以直接对各温度点的温度进行信息采集,然后再传输温度数据与传感器编号。在利用无线测温技术进行测温时,监控中心装设有监测工作站,利CAN总线,已经安装软件的计算机可与温度显示仪直接相连。温度显示仪在接收到温度数据后,会显示出温度数据的实时数值与对应的传感器编号,然后数据处理器会将得到的温度数据值与正常的温度值进行比较,如果采集到的温度数据值或者温度变化率超过正常温度值与正常范围,就会被系统判断为超温,发出相应的警报,并LCD屏显示;这种警报信号会通过通信单元传输到主控站的监控中心,提醒相关工作人员采取合理的应对策略,如果无线测温软件系统判断温度未超过限值,同样会LCD屏中显示出相应的温度值,并传送到监控中心。

3.4相关测试

通过建立无线测温系统可以有效地实现无线测温技术在高压开关柜中的应用,应用该系统3台高压开关柜进行测试,每台高压开关柜内设2个温度测点,设定温度限制值40。由温度监测界面可以看出,一旦测点温度超出异常值,就会在显示屏中发出预警信息,并通知相关工作人员,从而及时遏制状况的进一步扩散,且该系统简单易懂,方便相关工作人员便捷地监控实时温度。

4安科瑞无线测温系统

4.1系统结构

Acrel-2000T无线测温监控系统通RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯,系统设计遵循国际标Modbus-RTUModbus-TCP等传输规约,安全性、可靠性和开放性都得到了极大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能,可以监控无线测温系统的设备运行状况,实现快速报警响应,预防严重故障发生。

img1 

温度在线监测系统结构图

4.2系统功能

测温系统主Acrel-2000T安装于值班监控室,可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能:

.       温度显示:显示配电系统内每个测温点的实时值,也可实现电WEB/APP远程查看数据。

img2 

.       温度曲线:查看每个测温点的温度趋势曲线。

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.       运行报表:查询及打印各测温点时间的温度数据。

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.       实时告警:系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警,告警方式有弹窗、语音告警等,还可以短/APP推送告警消息,及时提醒值班人员。

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.       历史事件查询:能够温度越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析等。

img6 

4.3系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采/显示单元,通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成,实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

名称

外形

型号

参数说明

系统组态软件

img7 

Acrel-2000/T

硬件:内4G,硬500G,以太网口。

显示器21寸,分辨1280*1024

操作系统Windows764位简体中文旗舰版。

数据库系统MicrosoftSQLServer2008R2

通讯协议IEC60870-5-103IEC60870-5-104ModbusRTUModbusTCP等国际标准通信规约

智能通信管理机

img8 

Anet-2E4SM

通用网关2路网口4RS485,可选1LORA,带电告警功能,支4854G从模块扩展。

无线测温集中采集设备

img9 

Acrel-2000T/A

壁挂式安装

标配一485接口、一路以太网口

自带蜂鸣器告警

柜体尺480*420*200(单mm

img10 

Acrel-2000T/B

硬件:内4G,硬128G,以太网口

显示器12寸,分辨800*600

操作系统Windows7

数据库系统MicrosoftSQLServer2008R2

Web/APP服务器

柜体尺寸480*420*200(单mm)

显示终端

img11 

ATP007

ATP010

DC24V供电;一路上RS485接口;一路下RS485接口;

可接20ATC200/1ATC400/1ATC450-C

img12 

ARTM-Pn

96*96*17mm,深65mm;开92*92mm

AC85-265VDC100-300V供电;

一路上RS485接口Modbus协议;

可接60ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450

img13 

ASD320

ASD300

237.5*177.5*15.3mm,深67mm;开220*165mm

AC85-265VDC100-300V供电;

一路上RS485接口Modbus协议;

可接12ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450

智能温度巡检仪

img14 

ARTM-8

88*88mm嵌入式按照;

AC85-265VDC100-300V供电;

一路上RS485接口Modbus协议;

可接8PT100传感器,适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温;

img15 

ARTM-24

35MM导轨安装;

AC85-265VDC100-300V供电;

一路上RS485接口Modbus协议;

24NTCPT1001路温湿度测温2路继电器告警输出,用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温;

无线收发器

img16 

ATC450-C

可接60ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。

img17 

ATC600

ATC600有两种规格ATC600-C可接240ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据ATC600-Z做中继透传。

电池型无线测温传感器

img18 

ATE100M

电池供电,寿5-50~+125

±1470MHz,空旷距150米;

32.4*32.4*16mm(**)

img19 

ATE200

电池供电,寿5-50~+125

±1470MHz,空旷距150米;

35*35*17mmL=330mm(**高,三色表)

img20 

ATE200P

电池供电,寿5-50~+125

±1470MHz,空旷距150,防护等IP6835*35*17mmL=330mm(**高,三色表)

CT取电型无线测温传感器

img21 

ATE400

CT感应取电,启动电5a-50~125;精±1470MHz,空旷距150米;

合金片固定、取电;三色外壳25.82*20.42*12.8mm(**)

有线温度传感器

img22 

PT100

用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系;

用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋Pt100

img23 

NTC

用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系;

用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好

5结束语

综上所述,针对高压开关柜的无线测温技术加强研究与应用,能够使高压开关柜中的发热问题得到有效的解决,这对于电网的安全、稳定运行具有至关重要的作用,因此,相关领域一定要对无线测温技术进行深入的研究,并结合实际情况,在高压开关柜当中进行合理的应用,使其能够在电网运行过程中发挥更大的作用。

参考文献

[1]吴晨.无线测温技术在高压开关柜中的应用

[2]周文文,聂一雄,徐卫东,.10kV智能化高压开关柜测温系统设[J].广东电力201712130-135.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手2020.06版.

[4]安科瑞用户变电站变配电监控解决方2021.10

 


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