韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：高壓開(kāi)關(guān)柜是配電系統中重要的組成部分，其主要作用是控制電荷、分配電能和開(kāi)斷電流等，對維持系統的穩定性有一定的保障作用。將無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應用于高壓開(kāi)關(guān)柜，可以實(shí)現對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監測，有助于相關(guān)工作人員根據高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度變化采取相應的應對措施，避免意外情況的發(fā)生，有效促進(jìn)了高壓開(kāi)關(guān)柜的正常運行。該文就無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的技術(shù)、無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜測溫結構中的應用、無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用優(yōu)勢、在高壓開(kāi)關(guān)柜中應用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的必要性以及無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用過(guò)程進(jìn)行論述。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)；高壓開(kāi)關(guān)柜；動(dòng)態(tài)監測
0引言
傳統形式的無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)很難滿(mǎn)足高壓開(kāi)關(guān)柜的測溫需求，如果不能對現有的測溫技術(shù)進(jìn)行改革與升級，就很難把控高壓開(kāi)關(guān)柜的實(shí)時(shí)溫度，出現意外情況。將無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應用于開(kāi)關(guān)柜，不但能夠得到準確的實(shí)時(shí)數據，而且設備的安裝方便快捷，符合高壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展需求。不同電壓高壓開(kāi)關(guān)柜所需要的無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)存在少許的差異，該文以10kV高壓開(kāi)關(guān)柜為例，探究了無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜上的應用過(guò)程。
1無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)屬于接觸式測溫，主要通過(guò)溫度傳感器、數據處理器與遠端主機實(shí)現對高壓開(kāi)關(guān)柜實(shí)時(shí)溫度的監測。首先，在高壓開(kāi)關(guān)柜需要測溫的區域安裝溫度傳感器，溫度傳感器將接收到的溫度數據傳輸給數據處理器；其次，數據處理器將數據處理之后顯示出高壓開(kāi)關(guān)柜中的具體溫度；再次，無(wú)線(xiàn)測溫系統會(huì )將該溫度數據通過(guò)局域網(wǎng)傳輸到遠端主機；監控站的工作人員就可以實(shí)時(shí)把控高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度，以便采取相應的應對措施，實(shí)現對高壓開(kāi)關(guān)柜的遠程控制。
2無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜測溫結構中的應用
就無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的作用形式來(lái)說(shuō)，其是通過(guò)固定的系統產(chǎn)生作用，要了解無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的應用效果，就需要對其測溫結構進(jìn)行詳細分析。一般情況下，無(wú)線(xiàn)測溫系統包括主控層、通信管理層與系統現場(chǎng)控制層3層結構。主控層的作用主要是在計算機上安裝對應的監控軟件，實(shí)現對溫度數據的接收與傳輸，其大致的工作流程分為以下2個(gè)步驟：1）系統發(fā)布命令實(shí)現對相關(guān)溫度數據的管理與控制。2）顯示溫度統計數據與分析報表。通信管理層的主要結構包括通信電纜結構、協(xié)議轉換器設備與無(wú)線(xiàn)通信續傳等，其主要作用是進(jìn)行數據采集，并將采集到的數據儲存在計算機終端，進(jìn)而完成對相應數據的處理。系統現場(chǎng)控制層主要包括智能化儀表結構、射頻天線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)射頻溫度傳感器等，其主要用于在測溫點(diǎn)采集溫度，具有現場(chǎng)性的特點(diǎn)，能夠實(shí)現對溫度的實(shí)時(shí)采集與傳輸。
3無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜上的應用優(yōu)勢
與傳統的蠟片方測溫技術(shù)相比，現階段不同的測溫技術(shù)具有不同的優(yōu)勢，相關(guān)的測溫技術(shù)見(jiàn)表1。
表1不同測溫技術(shù)對比
通過(guò)表1的對比，可以明顯觀(guān)察到無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的優(yōu)勢所在，具體的優(yōu)勢表現在以下3個(gè)方面。
3.1安全性高
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應用現階段先進(jìn)的微電子技術(shù)與數字溫控技術(shù)，降低了線(xiàn)路間信息傳遞的流失概率，有效地減少了設備間的信號干擾，并且完善的信息報警系統與實(shí)時(shí)檢測系統可以幫助相關(guān)工作人員及時(shí)發(fā)現問(wèn)題與解決問(wèn)題，具有高的安全性。
3.2操作方便
相比其他形式的測溫技術(shù)，無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)不需要投入過(guò)多的人力物力，只需要監控站的相關(guān)工作人員對接收到的信息進(jìn)行合理分析；并且該測溫技術(shù)不需要鋪設較為繁復的線(xiàn)路，節省了很多前期建設的時(shí)間與資源資金的投入，快速地實(shí)現了對高壓開(kāi)關(guān)柜的實(shí)時(shí)監控。
3.3智能自動(dòng)化
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用過(guò)程具有較高的智能自動(dòng)化，不需要人力的過(guò)多參與。溫度采集器在完成信息采集之后，通過(guò)層層讓信息到達監控中心，經(jīng)監控中心的數據分析與對比，將具體的溫度信息傳輸給終端，實(shí)現全過(guò)程的自動(dòng)化。
4在高壓開(kāi)關(guān)柜上應用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的必要性
在高壓開(kāi)關(guān)柜上應用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的必要性可以從2個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單論述。
4.1有效降低事故發(fā)生率
從高壓開(kāi)關(guān)柜的應用現狀來(lái)說(shuō)，由于溫度過(guò)高且沒(méi)有及時(shí)發(fā)現而造成事故的狀況越來(lái)越多，利用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控已經(jīng)勢在必行。該技術(shù)能夠幫助相關(guān)工作人員在問(wèn)題發(fā)生初期就采取相應的措施，以此來(lái)避免事故范圍的進(jìn)一步擴大，這對電力系統的整體安全運行有積極的意義。
4.2及時(shí)發(fā)現隱患故障
由于電力資源的應用規模與應用需求不斷增長(cháng)，高壓開(kāi)關(guān)柜多處于長(cháng)時(shí)間運行狀態(tài)，這會(huì )加速其老化的速度。且隨著(zhù)其相應功能的不斷損耗，事故發(fā)生概率會(huì )逐漸提升，應用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的報警系統，能夠及時(shí)地發(fā)現系統中存在的隱患與故障，有利于高壓開(kāi)關(guān)柜的長(cháng)時(shí)間運行。
5無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜上的應用過(guò)程
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜上的應用可以從多角度切入，在此不能闡述全部狀況，以下就以ZigBee技術(shù)為基礎來(lái)探究無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在10kV高壓開(kāi)關(guān)柜上的應用過(guò)程，ZigBee技術(shù)相對于其他通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，有低功效與短距離的特點(diǎn)，其一般傳輸距離在10m以?xún)?，性?xún)r(jià)比較高。它的具體應用過(guò)程如下。
5.1構架無(wú)線(xiàn)測溫系統的總體結構
無(wú)線(xiàn)測溫系統主要由上位監控中心與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )組成。高壓開(kāi)關(guān)柜中的多個(gè)測溫節點(diǎn)組成無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，首先，溫度傳感器在對10kV高壓開(kāi)關(guān)柜內的各個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行數據采集之后；其次，將溫度信號通過(guò)一定的方式轉換成電信號，再由ZigBee芯片發(fā)射到數據協(xié)調器；再次，通過(guò)以太網(wǎng)傳輸到監控中心；監控中心對溫度數據展開(kāi)分析與處理，以此來(lái)實(shí)現對溫度的實(shí)時(shí)監控。無(wú)線(xiàn)測溫系統的具體結構如圖1所示。
圖1無(wú)線(xiàn)測溫系統總體機構
無(wú)線(xiàn)測溫系統將Windows當做操作平臺，采用相應的數據庫語(yǔ)言編寫(xiě)程序，工作人員可以通過(guò)交互實(shí)現預警、智能診斷與溫度查詢(xún)等功能。主要的模塊功能如圖2所示，模塊功能可從以下3個(gè)方面進(jìn)行詳細論述：1）數據采集。無(wú)線(xiàn)測溫系統通過(guò)安裝的測溫節點(diǎn)實(shí)現對高壓開(kāi)關(guān)柜內觸點(diǎn)溫度數據與接頭溫度數據的采集，將采集到的數據轉化為電信號之后，經(jīng)ZigBee芯片處理，發(fā)送到監控中心。2）實(shí)時(shí)溫度查詢(xún)。工作人員可以登陸相關(guān)頁(yè)面，通過(guò)客戶(hù)端對高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度數據進(jìn)行查詢(xún)，也可以根據其記錄的溫度查詢(xún)相應的歷史數據。3）智能診斷與預警。當高壓開(kāi)關(guān)柜內的測點(diǎn)溫度超過(guò)限值或者其溫度變化率超過(guò)規定限值時(shí)，系統會(huì )發(fā)出警報并且顯示出對應的溫度數值，以此來(lái)提醒監控中線(xiàn)的工作人員，高壓開(kāi)關(guān)柜中可能存在溫度隱患，這樣工作人員就有充足的時(shí)間商討出可行的對策，降低了事故態(tài)勢的蔓延。
圖2無(wú)線(xiàn)測溫系統功能模塊
5.2設計相應的硬件系統
無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在10kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用，其硬件系統包括通信單元、微控制器、溫度顯示儀與溫度傳感器等。在此不能全部詳細闡述，挑選其中重要的6個(gè)部分進(jìn)行詳細論述。
5.2.1微控制器
微控制器作為無(wú)線(xiàn)測溫系統的控制單元，它主要負責讀取溫度數據。
5.2.2溫度顯示儀
溫度顯示儀的主要作用是接收溫度傳感器傳輸過(guò)來(lái)的溫度數據，并且在LCD屏幕上實(shí)時(shí)顯示該數據的真實(shí)數值，再將溫度數據的數值與地址傳輸到監控中心。
5.2.3溫度采集器
溫度采集器是硬件設計的主要內容，其主要包括電源設備、通信設備和傳感器設備。具體的溫度采集器結構圖如圖3所示。
圖3溫度采集器結構
5.2.4傳感器設備
傳感器設備主要負責溫度節點(diǎn)的溫度數據采集與轉換，通信設備的主要作用是處理和傳輸數據。
5.2.5協(xié)調器
協(xié)調器與終端相比，雖然沒(méi)有測溫功能，但是它添加了相關(guān)接口芯片。
5.2.6綜合管理
為了方便對無(wú)線(xiàn)測溫系統硬件的后續管理，同時(shí)也為了保障高壓開(kāi)關(guān)柜的安全運行，一般情況下會(huì )選擇將傳感器設備進(jìn)行牢固捆扎后，再安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜刀閘的A相、B相或者C相的相關(guān)位置。
5.3設計相應的軟件系統
軟件在無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的應用過(guò)程中起著(zhù)重要的作用，主要包括預警、系統數據顯示與系統配置錄入等功能，是相關(guān)工作人員進(jìn)行應用管理的窗口。無(wú)線(xiàn)測溫軟件系統在初始化后，可以直接對各溫度點(diǎn)的溫度進(jìn)行信息采集，然后再傳輸溫度數據與傳感器編號。
在利用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)進(jìn)行測溫時(shí)，監控中心裝設有監測工作站，利用CAN總線(xiàn)，已經(jīng)安裝軟件的計算機可與溫度顯示儀直接相連。溫度顯示儀在接收到溫度數據后，會(huì )顯示出溫度數據的實(shí)時(shí)數值與對應的傳感器編號，然后數據處理器會(huì )將得到的溫度數據值與正常的溫度值進(jìn)行比較，如果采集到的溫度數據值或者溫度變化率超過(guò)正常溫度值與正常范圍，就會(huì )被系統判斷為超溫，發(fā)出相應的警報，并在LCD屏顯示；這種警報信號會(huì )通過(guò)通信單元傳輸到主控站的監控中心，提醒相關(guān)工作人員采取合理的應對策略，如果無(wú)線(xiàn)測溫軟件系統判斷溫度未超過(guò)限值，同樣會(huì )在LCD屏中顯示出相應的溫度值，并傳送到監控中心。系統預警的具體流程如圖4所示。
圖4系統預警流程
5.4相關(guān)測試
通過(guò)建立無(wú)線(xiàn)測溫系統可以有效地實(shí)現無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用，應用該系統對3臺高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行測試，每臺高壓開(kāi)關(guān)柜內設有2個(gè)溫度測點(diǎn)，設定溫度限制值為40℃，監測結果如圖5所示。由溫度監測界面可以看出，
一旦測點(diǎn)溫度超出異常值，就會(huì )在顯示屏中發(fā)出預警信息，并通知相關(guān)工作人員，從而及時(shí)遏制狀況的進(jìn)一步擴散，且該系統簡(jiǎn)單易懂，方便相關(guān)工作人員便捷地監控實(shí)時(shí)溫度。
6保障無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的正常運用措施
保障無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的正常運用，可以采取以下3個(gè)方面的措施。
6.1確保相關(guān)設備的質(zhì)量
在無(wú)線(xiàn)測溫系統投入使用前，應該嚴把質(zhì)量關(guān)，對相關(guān)設備與系統進(jìn)行質(zhì)量監測。同時(shí)，還需要考慮設備與系統的性?xún)r(jià)比，選擇品質(zhì)與壽命更好的產(chǎn)品。
6.2注重運行過(guò)程中的維護與保養
不論是測溫系統的軟件設備還是硬件設備，在經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的運行后，都會(huì )出現磨損與老化的情況，這意味著(zhù)該設備有一定出現故障的概率，這就需要相關(guān)工作人員對無(wú)線(xiàn)測溫設備進(jìn)行定期的維護和保養，確保其一直處于佳的運行狀態(tài)，避免因設備損害而發(fā)揮不出作用，造成溫度測量不準確與不及時(shí)的問(wèn)題。
6.3注重監督與管理
從宏觀(guān)層面討論無(wú)線(xiàn)測溫系統的日常管理工作，就要求相關(guān)工作人員在對高壓開(kāi)關(guān)柜工作狀態(tài)進(jìn)行管理與監督的同時(shí)，還要嚴格把控測溫系統的整體工作流程，使其可以更好地服務(wù)于工作人員對高壓開(kāi)關(guān)柜開(kāi)展的測溫工作。
7安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統及在線(xiàn)測溫產(chǎn)品介紹
7.1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。
7.2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
7.3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，
7.4系統功能
7.4.1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。
7.4.2溫度查詢(xún)
溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）：
7.4.3運行報表
查詢(xún)各回路設備運行溫度報表。
7.4.4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）。
7.4.5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。
7.4.6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。
7.4.7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。
7.5.產(chǎn)品選型
7.5.1無(wú)線(xiàn)測溫傳感器選型
7.5.2收發(fā)器選型
7.5.3測溫通訊終端（溫度顯示儀）選型
7.6典型配置方案
7.6.1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
7.6.2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
7.6.3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
7.6.4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。
7.6.5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
8結語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)，實(shí)現無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用，可以實(shí)時(shí)有效地掌握高壓開(kāi)關(guān)柜的具體問(wèn)題，以此來(lái)協(xié)助相關(guān)工作人員及時(shí)采取相應的措施，做好事故的防治工作，促進(jìn)高壓開(kāi)關(guān)柜的可持續運行。
參考文獻
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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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