周穎
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行的一個重要部分為高壓開關柜。高壓開關柜的運行狀態(tài)非常關鍵，因為整體溫度太高會逐漸損耗其電氣設備。分析10kV高壓開關柜無線測溫技術，闡述10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的設計、技術特點及工作原理，總結了無線測溫技術在10kV高壓開關柜中的應用。
關鍵詞:電氣設備；高壓開關柜；無線測溫技術
一、10kV高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)的整體設計
本文選擇KYN型開關柜作為研究對象，而K、Y、N分別是鎧裝式金屬封閉開關設備、移動式結構以及戶內(nèi)裝置。根據(jù)10kV高壓開關柜的安全運行需求，10kV高壓開關柜的整體設計要從體積、絕緣性能、成本以及可靠性等方面給予考慮。針對系統(tǒng)的設計分析，主要由3部分組成，即高壓測發(fā)射端、低壓側接收端以及上位機數(shù)據(jù)處理控制。這一設計考慮到KYN型開關柜所具備的6個梅花觸頭，并提供了470MHz無線數(shù)據(jù)傳輸通道。由于選取了CT互感器作為高壓側電源，ATE400溫度傳感器測量觸頭溫度，系統(tǒng)由此能夠準確反映觸頭溫度變化。
二、10kV高壓開關柜無線測溫傳感器的原理
1、無線測溫原理
結合不同的溫度傳感元件進行測溫就是無線測溫原理，而溫度傳感元件主要有熱敏電阻溫度傳感器、紅外線測溫傳感器、半導體傳感器、聲表面溫度傳感器以及無源無線溫度傳感器等。
2、熱敏電阻溫度傳感器
針對不斷變化的溫度，它的阻值也呈現(xiàn)出不同程度的變化，即熱敏電阻溫度傳感器的原理。反過來，可以結合阻值的大小判斷溫度的高低。它的優(yōu)勢也由此顯現(xiàn)，即具備較高的靈敏度，劣勢即熱敏電阻值與溫度的線性關系變差，進一步導致元件被老化，縮短了熱敏電阻溫度傳感器的使用年限，還會隨著長時間的使用使其溫度測定準確度和穩(wěn)定性變差。
3、紅外測溫度傳感器
黑體輻射定律就是紅外測溫度傳感器應用原理，即任意一個物體只要高于0P,就會不自覺地發(fā)射出紅外線。它的特點就是應用非接觸式的測量，所以測量探頭以及被測物體不需要進行遮擋，也不用做出多種絕緣處理。但是，紅外測溫度傳感器非常容易受到溫度、濕度以及輻射等因素的影響，導致測溫精度出現(xiàn)偏差。
三、無線測溫系統(tǒng)的技術特點
1、安全性
獨立式的電位絕緣安裝的無線測溫系統(tǒng)，是可以大范圍規(guī)避其爬電帶來的不良影響的系統(tǒng)，還能有效提升電氣設備的安全性能。因此，整個無線測溫系統(tǒng)的技術呈現(xiàn)為較高的安全性。
2、準確性
無線測溫系統(tǒng)應用的器件大多數(shù)為高精度數(shù)字傳感器，可以充分肯定測溫方式多為接觸式。整個傳感器的位置非常接近發(fā)熱點，可以實現(xiàn)快速測定溫度點的溫度變化的目標，顯示出無線測溫系統(tǒng)的整體測量準確性。
3、靈活性
由于無線測溫器件本身體積較小，所以整個器件安裝過程非常便捷，整個組網(wǎng)也非常靈活，即可以應用無線或者有線的網(wǎng)絡連線方式。器件的體積小還能方便多個監(jiān)控點的安裝，得到的測量數(shù)據(jù)。
4、易用性
無線測溫系統(tǒng)的整個操作平臺主要是應用模塊化設計，因此會更加便捷性地鏈接其網(wǎng)絡，進而得到自動化控制系統(tǒng)，且整體的使用性能也更加方便。
5、功耗低
低功耗的設計理念應用于無線測溫，可以達成正常測溫的目的，同時提升無線測溫傳感器的使用年限。
四、10kV高壓開關柜無線測溫技術的應用
現(xiàn)階段，我國多個企業(yè)公司的科研院校以及部門都已經(jīng)研制出多個不同類型的10kV高壓開關柜無線溫度在線檢測測量系統(tǒng)。比如，某一公司早已研制出一種特殊裝置，從正常層面上認知其裝置是一種非接觸型溫度監(jiān)測系統(tǒng)，主要的監(jiān)測功能是進行配電開關柜中一個特定部位溫度連續(xù)性的監(jiān)控，且這個監(jiān)測部位是整個10kV高壓開關柜的關鍵部位。監(jiān)測其部位的目的是得到準確度較高的運行工作狀態(tài)以及溫度，同時其非接觸型溫度監(jiān)測系統(tǒng)還監(jiān)測斷路器的工作狀態(tài)。整個非接觸型溫度監(jiān)測系統(tǒng)使用的組成元件有石英晶體聲表面波元件。，石英晶體聲表面波元件應用到10kV高壓開關柜無線測溫技術中，主要作為溫度敏感元件。該溫度敏感元件會直接粘貼在待測的位置點。由溫度敏感元件組成的10kV高壓開關柜會組成振蕩回路輸出與溫度有關的頻率信號。10kV高壓開關柜無線測溫技術應用其中，能充分滿足系統(tǒng)并發(fā)揮其自身數(shù)字化特點，進一步抑制強電場的干擾性，達到過熱警報的目的。此外，監(jiān)控設備還可以借助微機聯(lián)網(wǎng)方式，得到的集中式監(jiān)測。
五、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案
1、概述
電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。
Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準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)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。
2、應用場所
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、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。
3、系統(tǒng)結構
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖
4、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)所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
1）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)。
2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
3）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。
4）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。
5）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。
5、系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設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)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。
六、結語
就10kV高壓開關柜無線測溫技術進行深度分析，結合實際的10kV高壓開關柜無線測溫技術特點和實際應用發(fā)展狀況，達成保障智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，推動10kV高壓開關柜無線測溫技術的持續(xù)發(fā)展。
參考文獻：
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［2］陳秋佳．高低壓成套開關設備智能化控制系統(tǒng)的設計與運用分析[J]．科技資訊,2018,016(004):6769
［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022年05版
作者簡介：周穎，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為開關柜無線測溫系統(tǒng)，
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