電力設備是將電能平穩輸送到千家萬(wàn)戶(hù)的基本保證。10kV高壓開(kāi)關(guān)柜是整個(gè)配電系統中的重要電氣設備。配電系統的穩定運行及優(yōu)良的供電質(zhì)量，都依賴(lài)高壓開(kāi)關(guān)柜的可靠性。因此，急需對高壓開(kāi)關(guān)柜的優(yōu)化設計以及日常的正常使用展開(kāi)系統化和的分析，在不斷實(shí)踐的過(guò)程中積累成功的經(jīng)驗，確?？梢酝咨铺幚砀邏洪_(kāi)關(guān)設備異常狀況。
本設計選用KYN型開(kāi)關(guān)柜，其中K指鎧裝式金屬封閉開(kāi)關(guān)設備，Y指移開(kāi)式結構，N指戶(hù)內裝置。依照該高壓開(kāi)關(guān)柜安全運行要求，無(wú)線(xiàn)測溫系統的整體設計需考慮系統體積、絕緣性能、可靠性能以及經(jīng)濟成本等方面。因此，這一系統的設計共可分為高壓側發(fā)電端、低壓側發(fā)電端以及上位機數據處理控制3個(gè)部分。設計KYN型開(kāi)關(guān)柜需要6個(gè)梅花觸頭，同時(shí)需要提供拉按壓數據傳輸渠道，因此使用CT互感器作為高壓側電源，利用溫度傳感器監測觸頭的溫度。該系統能夠感應觸頭溫度的變化，如圖1所示。
圖110kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的整體設計
1.2溫度傳感器的選用
工業(yè)場(chǎng)所中使用的溫度傳感器主要包括熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器以及集成溫度傳感器4種類(lèi)型。每一種溫度傳感器都有屬于自己的溫度測量范圍，可以良好適應溫度變化的環(huán)境?？紤]到系統設計的成本與難度，10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統選用溫度傳感器。這是一種集成式溫度傳感器，具有價(jià)格低廉、使用便捷、測量精度高、測溫電路簡(jiǎn)單、便于擴展以及占用口線(xiàn)較少等優(yōu)點(diǎn)。這種集成式的溫度傳感器能夠為高壓開(kāi)關(guān)柜的安全運行提供保障。
1.3高低壓測信號傳輸方式選擇
為了確保10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統設計合理，需選擇科學(xué)實(shí)用的無(wú)線(xiàn)信號傳輸方式。常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)信號傳輸方式有藍牙技術(shù)、IEEE802.11、紅外技術(shù)以及Zigbee技術(shù)等?？紤]到這些技術(shù)的抗干擾性能、功耗以及標準，選擇藍牙技術(shù)作為10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的無(wú)線(xiàn)信號傳輸方式。
1.4高壓側供電方式選擇
實(shí)用的高壓側電路供電電源需要具備持續不斷的供電性、較強的抗力、穩定的輸出以及較小的體積。通過(guò)研究激光供電、太陽(yáng)能供電、電池供電以及CT互感電源供電發(fā)現，CT互感器電源供電可以切實(shí)滿(mǎn)足高壓側電路的要求，同時(shí)在使用環(huán)境、應用成熟度與結構安全等方面具備較大的使用優(yōu)點(diǎn)。因此，10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統選用CT互感器電源作為供電方式。
2.10kV開(kāi)關(guān)柜無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫系統框架分析
高壓設備無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度實(shí)時(shí)監測系統的預警系統主要由采集設備和軟件系統構成。系統使用樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )式結構。各級變電站中的高壓室為一層，將無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感采集設備安裝在高壓室中的每一個(gè)封閉式開(kāi)關(guān)柜內，主要包含6個(gè)無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器和1個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫終端機。將6個(gè)傳感器分別安裝在比較容易發(fā)熱的接觸點(diǎn)位置，如出線(xiàn)接頭、梅花觸頭以及進(jìn)線(xiàn)接頭等。終端機安裝在開(kāi)關(guān)柜內的低壓室中。二層是變電站。在每個(gè)變電站安置1個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫前置機，收集各采集終端機設備的數據后，將數據打包整體經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò )輸送至巡檢中心。第三層是巡檢中心。每個(gè)巡檢中心需要配置1臺監控服務(wù)器，以顯示并處理各變電站內高壓設備的溫度數據。如果有必要，各巡檢中心還可以把溫度信號傳輸至電力公司的主站服務(wù)器。第四層是系統的主站服務(wù)。主站服務(wù)器可以為后臺服務(wù)人員提供的溫度信息，以便工作人員及時(shí)做出有效的安排與處理。
鎧裝開(kāi)關(guān)柜電氣設備無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫系統的功能是實(shí)時(shí)監測溫度，以保證預警與報警雙重功能設置。同時(shí)，這種系統操作簡(jiǎn)潔且數據顯示形象多元，具體功能主要由第三層與第四層實(shí)現。它的功能主要包括以下4個(gè)方面。24h監測高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度變化，以及時(shí)對缺陷故障做出判斷。保存電氣設備的歷史溫度數值，便于后續的比較與分析。統計分析溫度數據，同時(shí)繪制相關(guān)的數據圖表，便于查看。實(shí)時(shí)監測溫度值是否處于高溫預警狀態(tài)。
3.10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的調試應用
3.1系統調試
硬件與軟件的調試將對10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統自身真正發(fā)揮功能具有關(guān)鍵性作用。因此，相關(guān)人員積重視各功能模塊的調試。
3.1.1硬件調試
系統硬件調試的流程是PCB裸板測試、上電操作、源調試以及主芯片硬件調試，如表1所示。
表110kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統硬件調試
3.1.2軟件調試
系統的軟件調試主要包含溫度采集調試模塊、藍牙通信調試模塊以及LCD顯示調試3方面內容。溫度采集模塊的作用是對比溫度數值變化來(lái)判別測溫程序是否正常運行。藍牙通信模塊的調試主要由兩部分組成：一部分是高壓側單獨調試，以串口助手為支撐，以驗證PC接收到的數據是否正確；另一部分是對高壓側向低壓側輸送數據的調試，借助串口助手向PC進(jìn)行傳輸以驗證其正確性。LCD顯示調試需要依照控制時(shí)序。10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統真正投入使用，需要完成硬件與軟件的調試。
3.2具體應用
為了驗證 10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的有效性，在經(jīng)常發(fā)生高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱問(wèn)題的變電站展開(kāi)應用。對現場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行現場(chǎng)調試、溫度初次測量以及初次軟件測試后，綜合分析其測試結果，評估變電站應用開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統的使用效果。結合3個(gè)月的數據進(jìn)行分析，表明設計的10kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統具有有效性和實(shí)用性，可妥善解決與處理干擾變電站多年的高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱問(wèn)題。
3.3效益分析
一方面，無(wú)線(xiàn)測溫系統可以持久不間斷地監測開(kāi)關(guān)柜的溫度，及時(shí)收集并發(fā)送準確的監測數據，以免電氣設備由于溫度過(guò)高而導致電網(wǎng)出現故障。同時(shí)，該系統可以提供及時(shí)的報警提示，確保工作人員時(shí)間解決出現的異常問(wèn)題，以免造成嚴重損失。另一方面，無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫系統可以將傳統的被動(dòng)檢修轉變?yōu)橹鲃?dòng)檢修，依次為狀態(tài)檢修準備數據資料，確保電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。
4.安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹
4.1概述
開(kāi)關(guān)柜溫度在線(xiàn)監測系統是基于470MHz無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)開(kāi)發(fā)的針對開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行測溫的系統，可對開(kāi)關(guān)柜分別為母線(xiàn)排、上下觸頭、電纜接頭，柜體表面等部位溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，方便運維人員及遠程監控中心掌握現場(chǎng)設備運行情況。
4.2應用場(chǎng)所
變電所，配電室，箱變等
配電室箱變數據中心機房
4.3系統架構
開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、測溫通訊終端（溫度顯示儀）、溫度監測預警工作站三部分組成，
4.4系統功能
4.4.1實(shí)時(shí)監測
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示各測溫節點(diǎn)的溫度數據及有關(guān)故障、告警等信息。
4.4.2溫度查詢(xún)
溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
4.4.3運行報表
查詢(xún)各回路設備運行溫度報表。
4.4.4實(shí)時(shí)報警
壁掛式無(wú)線(xiàn)測溫監控設備具有實(shí)時(shí)報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出警告。設備提供以下幾種告警方式：
1）彈出事件報警窗口。
2）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。
3）短信警告?？梢韵虬l(fā)送告警信息短信（需選配）。
4.4.5歷史告警查詢(xún)
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統能夠對所有告警事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。
4.4.6用戶(hù)權限管理
Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
4.4.7定值設置
用于修改高溫定值、超溫定值。
WEB，手機APP（可選）：
通過(guò)和手機APP展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。
4.5.產(chǎn)品選型
4.5.1無(wú)線(xiàn)測溫傳感器選型
4.5.2收發(fā)器選型
4.6典型配置方案
4.6.1高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（單柜就地顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：ARTM-Pn通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收60只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器 ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實(shí)例
ARTM-PnATE100接點(diǎn)測溫ATE200母排測溫ATE400斷路器觸頭測溫
4.6.2高壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫帶操顯功能（單柜就地顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：ASD320通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收12只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
b）安裝實(shí)例
ASD320ATE200觸頭測溫ATE400母排測溫ATE100M柜體測溫
4.6.3高低壓柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫（集中就地顯示/就地無(wú)顯示）
a）配置方案
說(shuō)明：觸摸屏通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器 ATE100/100M/200/400/100P/200P。如果現場(chǎng)不需要就地顯示，可以直接通過(guò)ATC的RS485接口，把數據傳送到值班室的遠程溫度監控系統。
b）安裝實(shí)例
ATP070ATCATE200接點(diǎn)測溫ATE200電容器表面測溫
4.6.4就地壁掛式集中顯示方案（適用于改造，不方便在柜子上加裝顯示屏的現場(chǎng)）
方案一：Acrel-2000T/A就地集中顯示：
說(shuō)明：Acrel-2000/A通過(guò)RS485接口連接ATC實(shí)現開(kāi)關(guān)柜溫度集中顯示，可接收240只無(wú)線(xiàn)溫度傳感器ATE100/100M/200/400/100P/200P。
方案二：Acrel-2000T/B就地集中顯示：
說(shuō)明：Acrel-2000T/B不僅可以通過(guò)RS485連接多種ATC收發(fā)器接收所有型號傳感器實(shí)現集中顯示，還可以通訊連接配電室內無(wú)線(xiàn)測溫相關(guān)就地顯示裝置實(shí)現集中顯示，同時(shí)還可以連接配電室內智能操控、微機保護、電力儀表等電力監控設備進(jìn)行監測。
4.6.5低壓電氣接點(diǎn)有線(xiàn)測溫、變壓器繞組測溫
a）配置方案
說(shuō)明：ARTM-8溫度巡檢儀可配8路Pt100傳感器，有線(xiàn)連接，Pt100傳感器客戶(hù)自配，測量低壓電氣接點(diǎn)時(shí)Pt100傳感器需做好絕緣處理。
b）安裝實(shí)例
ARTM-8PT100
5.結語(yǔ)
10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的使用可以推動(dòng)我國電力事業(yè)的進(jìn)步。10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統針對各類(lèi)高壓開(kāi)關(guān)柜事故具有良好的預防效果，因此在變電站的具體項目建設中需要具備堅實(shí)的理論知識，以確保 10kV 高壓開(kāi)關(guān)柜安全穩定運行。
參考文獻
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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06月版.
作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無(wú)線(xiàn)測溫系統的研發(fā)與應用，
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