胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：全封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜在配電網(wǎng)中大量使用，運行可靠性得以大幅提高，由于高壓開(kāi)關(guān)柜全封閉的特點(diǎn)及無(wú)人值守運行模式給日常巡視工作帶來(lái)了困難，尤其柜內一次電氣接頭的發(fā)熱不易及時(shí)發(fā)現，易造成故障范圍的擴大，通過(guò)對高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫方案探討分析，提出了一種全新的測溫方案，以滿(mǎn)足不同現場(chǎng)條件的需求。
關(guān)鍵詞：接頭發(fā)熱?測溫?傳輸方式?探討
0引言
目前隨著(zhù)全封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜在10kV系統電網(wǎng)中的大量使用，對其可靠性也提出了更高的要求，然而在長(cháng)期的運行中開(kāi)關(guān)柜內部電氣接頭的異常發(fā)熱已成為影響開(kāi)關(guān)柜安全運行眾多因素中常見(jiàn)的問(wèn)題。針對目前高壓設備溫度監測的現狀，高壓電氣接點(diǎn)溫度在線(xiàn)監測系統解決了在常規的溫度監測手段中所遇到的問(wèn)題，為避免高壓電氣設備事故起到了很好的預警作用。
1高壓開(kāi)關(guān)柜電氣接頭測溫方法存在的問(wèn)題
1.1?紅外測溫法
紅外測溫是非接觸式測溫方式，即利用紅外線(xiàn)點(diǎn)溫儀通過(guò)對全封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜柜門(mén)上的巡視玻璃看窗進(jìn)行測溫，但由于玻璃的反射作用，造成測溫誤差較大，因此該測溫方法是不可行的。針對此問(wèn)題將玻璃看窗換成價(jià)格昂貴的紅外線(xiàn)玻璃看窗，解決現場(chǎng)的測溫問(wèn)題，但卻無(wú)法實(shí)現遠傳，不利于集控站實(shí)時(shí)監測。
1.2?無(wú)線(xiàn)測溫法
將無(wú)線(xiàn)測溫探頭固定在封閉柜內待測溫的電氣接頭上，無(wú)線(xiàn)接收裝置則放置在柜外，實(shí)現了無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)測溫，并能夠進(jìn)行后臺監控。該測溫方法的缺點(diǎn)是：封閉式開(kāi)關(guān)柜內的運行環(huán)境十分惡劣，電磁干擾嚴重，由于高壓開(kāi)關(guān)柜各隔室除電纜室玻璃看窗外均采用金屬擋板進(jìn)行密封處理，降低了無(wú)線(xiàn)測溫設備數據傳輸度和可靠性，測溫探頭內電池的無(wú)線(xiàn)發(fā)功率比較小，抗電磁干擾差，也會(huì )導致測溫數據傳輸出現錯誤。
1.3?光纖光柵傳感器
該設備抗電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫以及信號衰減比較小、質(zhì)輕、集信息傳感與傳輸于一身等，有效解決常規檢測技術(shù)中無(wú)法解決的測量難題，但是由于一個(gè)測溫點(diǎn)的價(jià)格就高達3000元以上，因此在變電站中推廣應用受到一定的制約。為解決高壓開(kāi)關(guān)觸頭處于高電壓、高溫度、強磁場(chǎng)的電磁干擾環(huán)境中，實(shí)現對觸頭的測溫及測溫裝置造價(jià)成本過(guò)高不易大面積推等問(wèn)題，各廠(chǎng)家及科研機構主要針對無(wú)線(xiàn)測溫方法中的信號傳輸頻率、抗干擾性進(jìn)行了研究，為在線(xiàn)測溫方法的多樣性提供了現實(shí)的指導意義。
2高壓開(kāi)關(guān)柜超溫遠程報警系統
超溫遠程報警系統從功能角度可以分成三部分：用于監測被測電氣接頭溫度的溫度采集模塊、用于接收電氣接頭溫度報警的紅外接收模塊、用于查看報警信息及其功能設置的顯示終端模塊及后臺監控系統。
2.1?溫度采集模塊的組成
由溫度傳感器、單片機、紅外發(fā)射器、電池等元器件組成。通過(guò)模塊內的單片機可實(shí)現溫度監測、電池電壓檢測以及通過(guò)與顯示終端模塊的對答功能，實(shí)現每一個(gè)溫度采集模塊ID地址的配置。溫度采集模塊固定在待監測的三相電纜終端接頭附件的金屬導電體上，在監測到電氣接頭的溫度達到報警溫度閥值時(shí)（溫度閥值設為70°），啟動(dòng)單片機將配置的ID地址及溫度數據組合后編碼調制通過(guò)紅外發(fā)射器進(jìn)行紅外數據傳輸。
2.2?紅外接收模塊的組成
由單片機、紅外收發(fā)器、485通訊等元器件組成?？蓪?shí)現溫度報警信號的紅外數據接收，接收到的數據信號經(jīng)單片機解碼后通過(guò)485通訊接口傳輸到顯示終端模塊。接收模塊的外殼采用磁吸設計，可方便地吸附在金屬柜體的內部，確保接收的靈敏性。
2.3?顯示終端模塊組成
顯示終端模塊主要由終端單片機、液晶屏、設置按鍵、LED顯示及485通訊接口、電源、繼電器等元器件組成。紅外接收模塊接收到的數據信號通過(guò)485通訊接口傳輸到顯示終端模塊內的單片機上去控制相應的LED燈顯示，起到指明某個(gè)電氣接頭監測點(diǎn)發(fā)熱的作用。同時(shí)啟動(dòng)繼電器輸出開(kāi)出量用于給上位機上傳報警信號。
2.4?溫度采集模塊的紅外遙控編碼傳輸協(xié)議
溫度采集模塊的編碼調制采用NEC編碼傳輸協(xié)議，其特點(diǎn)：8位地址和8位命令，為提高可靠性，地址和命令都分別傳輸2次，第2次為反碼傳輸。脈沖間隔調制：38kHz載波頻率；每一位時(shí)間為1.12ms（0）或2.25ms（1），調制采用脈沖間隔時(shí)間調制每一位。每一個(gè)脈沖都是560uS長(cháng)度的38kHz載波脈沖，占空比為1/4或1/3（約21個(gè)周期），邏輯1：2.25ms，邏輯0：1.12ms，實(shí)現高壓柜內每個(gè)溫度采集器模塊地址的準確性。
2.5?溫度采集模塊ID地址的配置
長(cháng)按溫度采集模塊上的按鍵開(kāi)關(guān)3s以上，給溫度傳感器單片機輸入高電平信號，單片機芯片采用NEC紅外遙控協(xié)議調制成38kHZ載波頻率輸入到紅外線(xiàn)發(fā)射器上，紅外接收模塊上的紅外接收器接收到這個(gè)紅外發(fā)射信號后，通過(guò)紅外接收器內部電路對調制信號進(jìn)行解調比較后輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形后輸送給紅外接收模塊內部的接收頭單片機芯片，接收頭單片機芯片隨機產(chǎn)生8位2進(jìn)制ID地址信號后采用NEC協(xié)議進(jìn)行編碼調制輸出給紅外發(fā)射器，溫度采集模塊上的紅外接收器接收到這個(gè)信號后經(jīng)解碼輸入到溫度采集模塊上的單片機芯片上存入這個(gè)ID地址，至此這個(gè)溫度采集模塊有了準確性ID地址，為顯示終端識別這個(gè)溫度采集模塊提供了先決條件，
3安裝應用
溫度采集器模塊通過(guò)硅膠綁帶方式將溫度傳感器的感溫面直接貼合固定在被測A、B、C三相電氣接頭上待測電氣接頭附近的金屬導電體表面上。
紅外接收模塊的外殼具有磁吸功能，可吸附在高壓開(kāi)關(guān)柜的內壁上可方便紅外接收角度的調整。
顯示終端模塊安裝在高壓柜儀表室內，由柜內電源提供工作電源，開(kāi)出量端子與綜合保護裝置的開(kāi)入量端子連接（圖1）。
4安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統解決方案
4.1概述
電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能，可以監控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。
4.2應用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。
4.3系統結構
溫度在線(xiàn)監測系統結構圖
4.4系統功能
測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：
溫度顯示
顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。
溫度曲線(xiàn)
查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。
運行報表
查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)Z定時(shí)間的溫度數據。
實(shí)時(shí)告警
系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。
歷史事件查詢(xún)
能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。
4.5系統硬件配置
溫度在線(xiàn)監測系統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(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。
5結束語(yǔ)
近年來(lái)，電力系統已發(fā)生多起因設備過(guò)熱而發(fā)生火災和大面積停電事故。分析表明，我國每年發(fā)生的電力事故，有40％是由高壓電氣設備過(guò)熱所致；而在采用高壓開(kāi)關(guān)柜和電力電纜的供電系統中，有70％以上的電纜運行故障是因為連接部位接觸電阻變大、過(guò)負荷等引起接頭溫度過(guò)高所致。如某110kV變電站就出現過(guò)因饋出線(xiàn)電纜接頭及開(kāi)關(guān)一次觸頭發(fā)熱起火，燒掉3面10kV全封閉式高壓開(kāi)關(guān)致使全站長(cháng)時(shí)間停電，造成了巨大的經(jīng)濟損失。地方大型化工企業(yè)等為保證供電的可靠性生產(chǎn)的連續性，電纜接頭測溫已成為高壓開(kāi)關(guān)柜的標配，但受制于技術(shù)的可靠性及安裝成本的過(guò)高，還未能大面積推廣，但隨著(zhù)技術(shù)的成熟，成本的降低，相信會(huì )有很大的市場(chǎng)需求。
參考文獻
[1] 謝慶華.紅外診斷技術(shù)在帶電設備缺陷診斷中的運用[J].四川電力技術(shù)，2008（8）：51-54.
[2] 林立鋒.帶電設備紅外測溫定位技術(shù)探討[J].電子世界，2017（19）：199-200.
[3] 魏曉艷，李軍.紅外通訊技術(shù)與藍牙技術(shù)比較[J].電子元器件應用，2007（4）：68-69；
[4] 王炳國，胡金海，潘東生.高壓開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)測溫方案的探討分析
[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版
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更新時(shí)間：2023-08-25 
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