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摘要：就應用領域而言，10kV高壓開關設備在我國變電站及發(fā)電廠等電力供應系統(tǒng)中的重要組成部分得到了十分廣泛的使用，并在保障電網(wǎng)安全方面發(fā)揮了十分重要的作用。這是由于10kV高壓開關設備在一方面能夠準確控制分線路的投入運行及關閉，在另一方面又能及時地將故障線路從整體線路中切除，對于維持電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運營及保障其安全具有突出的意義。對10kV高壓開關設備的在線測溫，可以及時發(fā)現(xiàn)開關設備的溫度情況，避免設備溫度超出警戒值引起接頭發(fā)熱情況的產生，接頭發(fā)熱會造成開關設備的故障，并進一步造成電力系統(tǒng)的安全事故。
關鍵詞：高壓開關；在線測溫；方案要求；具體類別
在我國傳統(tǒng)的高壓供電系統(tǒng)當中，也開展了對高壓開關設備溫度的測算工作，但由于相關技術的不發(fā)達，采用的是用測溫儀器直接接觸高壓開關設備的方式進行溫度測量的方式，這種方式所得到的設備溫度數(shù)據(jù)及時性較差，且準確性較低，因而對于檢測排除接頭發(fā)熱故障所起到的參考作用有限。而在線測溫技術作為一種利用有線及無線技術進行實時溫度測量的測溫技術，不僅能夠有效地防止高壓開關設備內部強大的電磁波干擾，而且能夠對溫度進行及時的反饋，參考意義較大。再加之隨著科學技術的不斷發(fā)展，高壓開關設備的在線測溫技術也逐漸實現(xiàn)了信息化及智能化，測量偏差日益縮小，及時性大大提高，促進了我國電力系統(tǒng)安全管理效益。
2.1測溫儀器應當具備高壓絕緣性能
10kV高壓開關設備在正常運行過程中的其額定電壓為10kV，在進行測溫裝置的安裝時，需要在測溫裝置和接收裝置之間采取一定的隔離措施，如果不采取相應的高壓絕緣措施，溫度信號的接受裝置和測溫裝置之間的電壓處于高壓狀態(tài)，容易發(fā)生危險事故。在實際的測溫過程中，對測溫裝置的高壓絕緣工作是衡量測溫技術的重要標準，也是測溫工作開展的前提。
2.2測溫過程不能影響開關設備功能
10kV高壓開關設備一般具有較為復雜的內在結構，由較多的元件組合而成。不同的元件只有維持在恰當?shù)奈恢貌拍鼙Ｕ险麄€開關設備功能的充分發(fā)揮。而基于上文所述內容可知，在開展在線測溫工作的過程中對測量儀器及接收儀器進行阻斷處理，而這一工作的開展對高壓開關設備中的元件造成影響，從而妨礙開關設備正常功能的實現(xiàn)，因此在測溫過程中注意不可移動開關設備元件，不可影響其功能。
2.3測溫儀器應當能夠適應運行環(huán)境
通常情況下，10kV高壓開關設備都被安置在封閉的開關柜當中，其所處的環(huán)境溫度較高、通風性能較差，而且具有較強的電流及電磁波干擾。所以為了保障在線測溫儀器測溫功能的穩(wěn)定發(fā)揮，在進行測溫儀器的選擇時應當對其耐熱性及抗電流及電磁波干擾性等性能進行檢測，由此以避免由于高壓開關設備所處環(huán)境所帶來的不良影響制約在線測溫效果的發(fā)揮。
3.1在線測溫系統(tǒng)設計原理分析
就在線測溫系統(tǒng)的設計及運行原理而言，其主要利用的是10kV高壓開關設備在運行使用的過程中會散發(fā)溫度并發(fā)出一定的信號，通過溫度測量儀器對設備的溫度進行測量則可以得出相關溫度數(shù)據(jù)的原理。并在此基礎上將溫度測量儀器與相關的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行連接，使得溫度測量儀器所測量出的溫度能夠實時地通過有線或者無線的方式反饋給高壓開關設備的相關管理人員，以為高壓開關設備的管理提供參考依據(jù)。
3.2在線測溫系統(tǒng)大致設計方案
就在線測溫系統(tǒng)的具體設計來說，需要配備溫度傳感器、多路開關及溫度接收器等部件，并將溫度傳感器置于整個系統(tǒng)的底部，與高壓開關設備中故障多發(fā)部位的耦合器進行相應地連接。在此基礎上，再將溫度傳感器與多路開關進行連接，并通過多路開關與溫度接收器進行連接，繼而通過溫度接收器進行溫度數(shù)據(jù)的傳遞。需要注意的是，在整個安裝連接的過程中應當做好絕緣處理，防止安全問題的發(fā)生。
4.1光纖光柵測溫技術
光纖光柵測溫通過光纖傳感技術的設計，可以實現(xiàn)任意通道的傳感器之間的互換，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。這種技術的后期維護簡單，可以通過模塊的插拔實現(xiàn)變更。光纖光柵測溫的精度可以達到0.5攝氏度，溫度分辨率可以小于0.1攝氏度。在安裝過程中，傳感器如果安裝在斷路器靜觸頭或母排上，需要變電站停整段母線間隔，停電安排受用戶負荷限制較大，后期更換需要停止母線上的全部負荷。
4.2無線測溫技術
與光纖光柵測溫技術相區(qū)別，無線測溫技術的使用是以電子傳感技術為基礎而的。整個測溫系統(tǒng)主要通過電池進行電力的供應，且通過無線形式進行相關數(shù)據(jù)的傳播。就溫度測量精度而言，其較光纖光柵測溫技術較差，精度僅能達到1攝氏度，但其后期更換較為便利，無需影響整個母線系統(tǒng)。另外，還需注意的是，這種溫度測量儀器的耐用性較低，且易受到開關柜中的電磁影響。
4.3紅外測溫技術
紅外測溫同樣是利用電子式傳感技術，在設計時需要通電設計，數(shù)據(jù)的傳輸也需要線路的設計。紅外測溫的測溫精度為1攝氏度左右，溫度分辨率為0.1攝氏度，但是，由于其傳感通道是一一對應的，傳感器的互換性能較差。紅外測溫技術很容易受到電磁的干擾，在長期的運行之后，測溫的精度會降低。當測溫系統(tǒng)某一部分出現(xiàn)問題時，需要對整個測溫系統(tǒng)進行更新和更換。
在傳統(tǒng)的高壓開關設備的測溫工作中，一般是采用接觸式的測溫方法，通過測溫設備與高壓開關的直接接觸達到對溫度的測量目的，這種測量手段比較粗糙，所得到的數(shù)據(jù)誤差大，溫度數(shù)據(jù)及時有效性較差。在線測溫時通過無線或是有線測溫技術對高壓開關設備進行溫度的測量，所獲得的溫度數(shù)據(jù)是實時數(shù)據(jù)，更有參考價值。高壓開關設備內都有強大的電流和電磁干擾，自身的溫度也比較高，在線測溫技術和相關傳感器設備具有良好的抗高溫、抗電磁干擾能力，工作性能更加良好。通過對先進技術的使用，在線測溫技術的自動化水平不斷提高，溫度誤差大大減小，并進一步提高了高壓開關設備測溫系統(tǒng)的自動化水平，促進了電力系統(tǒng)的工作人員加強對高壓開關設備的安全管理。
6.1系統(tǒng)結構
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很大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調、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。
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、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。
溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖
6.2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)內所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：
溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內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)。
溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。
運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。
實時告警：系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(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。
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。
6.3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。
名稱 | 外形 | 型號 | 參數(shù)說明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
| Acrel-2000/T | 硬件：內存4G，硬盤500G，以太網(wǎng)口。 顯示器：21寸，分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng)：Windows764位簡體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議：IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國際標準通信規(guī)約 |
智能通信管理機 |
| Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
無線測溫集中采集設備 |
| Acrel-2000T/A | 壁掛式安裝 標配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200（單位mm） |
| Acrel-2000T/B | 硬件：內存4G，硬盤128G，以太網(wǎng)口 顯示器：12寸，分辨率800*600 操作系統(tǒng)：Windows7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺/APP服務器 柜體尺寸為480*420*200（單位mm) | |
顯示終端 |
| ATP007 ATP010 | DC24V供電；一路上行RS485接口；一路下行RS485接口； 可接收20個ATC200/1個ATC400/1個ATC450-C。 |
| ARTM-Pn | 面框96*96*17mm，深度65mm；開孔92*92mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
| ASD320 ASD300 | 面框237.5*177.5*15.3mm，深度67mm；開孔220*165mm； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個ATE100/200/300/400；配套ATC200/300/450。 | |
智能溫度巡檢儀 |
| ARTM-8 | 開孔88*88mm嵌入式按照； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫； |
| ARTM-24 | 35MM導軌安裝； AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫； | |
無線收發(fā)器 |
| ATC450-C | 可接收60個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
| ATC600 | ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透傳。 | |
電池型無線測溫傳感器 |
| ATE100M | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。 |
| ATE200 | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米； 35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
| ATE200P | 電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃； 精度±1℃；470MHz，空曠距離150米,防護等級IP68；35*35*17mm，L=330mm(長*寬*高，三色表帶)。 | |
CT取電型無線測溫傳感器 |
| ATE400 | CT感應取電，啟動電流≥5a；-50℃~125℃；精度±1℃470MHz，空曠距離150米； 合金片固定、取電；三色外殼；25.82*20.42*12.8mm(長*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
| PT100 | 用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好Pt100 |
| NTC | 用于低壓接點測溫時，具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應商聯(lián)系； 用于變壓器、電機繞組測溫時，建議變壓器或電機內部預埋好 |
總的來說，在線測溫技術的不斷優(yōu)化對于保障10kV高壓開關設備的安全穩(wěn)定性具有重要意義，發(fā)展研究10kV高壓開關設備的在線測溫技術，可以及時了解掌握高壓設備的溫度情況，提升溫度測量的準確性和及時性，并形成高壓設備溫度測量的自動化管理，給溫度監(jiān)測人員提供正確的決策依據(jù)。在線測溫技術的發(fā)展，對完善我國電力系統(tǒng)的安全性建設有重要的意義，有利于促進我國電力事業(yè)的安全發(fā)展。
