淺談無線測溫係統在高壓開關櫃中的應用

更新時間：2023-06-30 | 點擊率：683

王丹丹

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摘要：高壓開關(guan) 櫃是配電係統中重要的組成部分，其主要作用是控製電荷、分配電能和開斷電流等，對維持係統的穩定性有一定的保障作用。將無線測溫技術應用於(yu) 高壓開關(guan) 櫃，可以實現對其進行實時的動態監測，有助於(yu) 相關(guan) 工作人員根據高壓開關(guan) 櫃的溫度變化采取相應的應對措施，避免意外情況的發生，有效促進了高壓開關(guan) 櫃的正常運行。該文就無線測溫技術的技術、無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃測溫結構中的應用、無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃中的應用優(you) 勢、在高壓開關(guan) 櫃中應用無線測溫技術的必要性以及無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃中的應用過程進行論述。

關(guan) 鍵詞：無線測溫技術；高壓開關(guan) 櫃；動態監測

0引言

傳(chuan) 統形式的無線測溫技術很難滿足高壓開關(guan) 櫃的測溫需求，如果不能對現有的測溫技術進行改革與(yu) 升級，就很難把控高壓開關(guan) 櫃的實時溫度，出現意外情況。將無線測溫技術應用於(yu) 開關(guan) 櫃，不但能夠得到準確的實時數據，而且設備的安裝方便快捷，符合高壓開關(guan) 櫃的發展需求。不同電壓高壓開關(guan) 櫃所需要的無線測溫技術存在少許的差異，該文以10kV高壓開關(guan) 櫃為(wei) 例，探究了無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃上的應用過程。

1無線測溫技術

無線測溫技術屬於(yu) 接觸式測溫，主要通過溫度傳(chuan) 感器、數據處理器與(yu) 遠端主機實現對高壓開關(guan) 櫃實時溫度的監測。首先，在高壓開關(guan) 櫃需要測溫的區域安裝溫度傳(chuan) 感器，溫度傳(chuan) 感器將接收到的溫度數據傳(chuan) 輸給數據處理器；其次，數據處理器將數據處理之後顯示出高壓開關(guan) 櫃中的具體(ti) 溫度；再次，無線測溫係統會(hui) 將該溫度數據通過局域網傳(chuan) 輸到遠端主機；*後，監控站的工作人員就可以實時把控高壓開關(guan) 櫃的溫度，以便采取相應的應對措施，實現對高壓開關(guan) 櫃的遠程控製。

2無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃測溫結構中的應用

就無線測溫技術的作用形式來說，其是通過固定的係統產(chan) 生作用，要了解無線測溫技術的應用效果，就需要對其測溫結構進行詳細分析。一般情況下，無線測溫係統包括主控層、通信管理層與(yu) 係統現場控製層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，實現對溫度數據的接收與(yu) 傳(chuan) 輸，其大致的工作流程分為(wei) 以下2個(ge) 步驟：1）係統發布命令實現對相關(guan) 溫度數據的管理與(yu) 控製。2）顯示溫度統計數據與(yu) 分析報表。通信管理層的主要結構包括通信電纜結構、協議轉換器設備與(yu) 無線通信續傳(chuan) 等，其主要作用是進行數據采集，並將采集到的數據儲(chu) 存在計算機終端，進而完成對相應數據的處理。係統現場控製層主要包括智能化儀(yi) 表結構、射頻天線與(yu) 無線射頻溫度傳(chuan) 感器等，其主要用於(yu) 在測溫點采集溫度，具有現場性的特點，能夠實現對溫度的實時采集與(yu) 傳(chuan) 輸[1]。

3無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃上的應用優(you) 勢

與(yu) 傳(chuan) 統的蠟片方測溫技術相比，現階段不同的測溫技術具有不同的優(you) 勢，相關(guan) 的測溫技術見表1。

表1不同測溫技術對比

通過表1的對比，可以明顯觀察到無線測溫技術的優(you) 勢所在，具體(ti) 的優(you) 勢表現在以下3個(ge) 方麵。

3.1安全性高

無線測溫技術應用現階段先進的微電子技術與(yu) 數字溫控技術，降低了線路間信息傳(chuan) 遞的流失概率，有效地減少了設備間的信號幹擾，並且完善的信息報警係統與(yu) 實時檢測係統可以幫助相關(guan) 工作人員及時發現問題與(yu) 解決(jue) 問題，具有較高的安全性。

3.2操作方便

相比其他形式的測溫技術，無線測溫技術不需要投入過多的人力物力，隻需要監控站的相關(guan) 工作人員對接收到的信息進行合理分析；並且該測溫技術不需要鋪設較為(wei) 繁複的線路，節省了很多前期建設的時間與(yu) 資源資金的投入，快速地實現了對高壓開關(guan) 櫃的實時監控。

3.3智能自動化

無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃中的應用過程具有較高的智能自動化，不需要人力的過多參與(yu) 。溫度采集器在完成信息采集之後，通過層層讓信息到達監控中心，經監控中心的數據分析與(yu) 對比，將具體(ti) 的溫度信息傳(chuan) 輸給終端，實現全過程的自動化。

4在高壓開關(guan) 櫃上應用無線測溫技術的必要性

在高壓開關(guan) 櫃上應用無線測溫技術的必要性可以從(cong) 2個(ge) 方麵進行簡單論述。

4.1有效降低事故發生率

從(cong) 高壓開關(guan) 櫃的應用現狀來說，由於(yu) 溫度過高且沒有及時發現而造成事故的狀況越來越多，利用無線測溫技術對其進行實時的監控已經勢在必行。該技術能夠幫助相關(guan) 工作人員在問題發生初期就采取相應的措施，以此來避免事故範圍的進一步擴大，這對電力係統的整體(ti) 安全運行有積極的意義(yi) 。

4.2及時發現隱患故障

由於(yu) 電力資源的應用規模與(yu) 應用需求不斷增長，高壓開關(guan) 櫃多處於(yu) 長時間運行狀態，這會(hui) 加速其老化的速度。且隨著其相應功能的不斷損耗，事故發生概率會(hui) 逐漸提升，應用無線測溫技術的報警係統，能夠及時地發現係統中存在的隱患與(yu) 故障，有利於(yu) 高壓開關(guan) 櫃的長時間運行[2]。

5無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃上的應用過程

無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃上的應用可以從(cong) 多角度切入，在此不能闡述全部狀況，以下就以ZigBee技術為(wei) 基礎來探究無線測溫技術在10kV高壓開關(guan) 櫃上的應用過程，ZigBee技術相對於(yu) 其他通信技術來說，有低功效與(yu) 短距離的特點，其一般傳(chuan) 輸距離在10m以內(nei) ，性價(jia) 比較高。它的具體(ti) 應用過程如下。

5.1構架無線測溫係統的總體(ti) 結構

無線測溫係統主要由上位監控中心與(yu) 無線傳(chuan) 感網絡組成。高壓開關(guan) 櫃中的多個(ge) 測溫節點組成無線傳(chuan) 感網絡，首先，溫度傳(chuan) 感器在對10kV高壓開關(guan) 櫃內(nei) 的各個(ge) 溫度點進行數據采集之後；其次，將溫度信號通過一定的方式轉換成電信號，再由ZigBee芯片發射到數據協調器；再次，通過以太網傳(chuan) 輸到監控中心；*後，監控中心對溫度數據展開分析與(yu) 處理，以此來實現對溫度的實時監控。無線測溫係統的具體(ti) 結構如圖1所示。

圖1無線測溫係統總體(ti) 機構

無線測溫係統將Windows當做操作平台，采用相應的數據庫語言編寫(xie) 程序，工作人員可以通過交互實現預警、智能診斷與(yu) 溫度查詢等功能。主要的模塊功能如圖2所示，模塊功能可從(cong) 以下3個(ge) 方麵進行詳細論述：1）數據采集。無線測溫係統通過安裝的測溫節點實現對高壓開關(guan) 櫃內(nei) 觸點溫度數據與(yu) 接頭溫度數據的采集，將采集到的數據轉化為(wei) 電信號之後，經ZigBee芯片處理，發送到監控中心。2）實時溫度查詢。工作人員可以登陸相關(guan) 頁麵，通過客戶端對高壓開關(guan) 櫃的溫度數據進行查詢，也可以根據其記錄的溫度查詢相應的曆史數據。3）智能診斷與(yu) 預警。當高壓開關(guan) 櫃內(nei) 的測點溫度超過限值或者其溫度變化率超過規定限值時，係統會(hui) 發出警報並且顯示出對應的溫度數值，以此來提醒監控中線的工作人員，高壓開關(guan) 櫃中可能存在溫度隱患，這樣工作人員就有充足的時間商討出可行的對策，降低了事故態勢的蔓延[3]。

圖2無線測溫係統功能模塊

5.2設計相應的硬件係統

無線測溫技術在10kV高壓開關(guan) 櫃中的應用，其硬件係統包括通信單元、微控製器、溫度顯示儀(yi) 與(yu) 溫度傳(chuan) 感器等。在此不能全部詳細闡述，挑選其中重要的6個(ge) 部分進行詳細論述。

5.2.1微控製器

微控製器作為(wei) 無線測溫係統的控製單元，它主要負責讀取溫度數據。

5.2.2溫度顯示儀(yi)

溫度顯示儀(yi) 的主要作用是接收溫度傳(chuan) 感器傳(chuan) 輸過來的溫度數據，並且在LCD屏幕上實時顯示該數據的真實數值，再將溫度數據的數值與(yu) 地址傳(chuan) 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(nei) 容，其主要包括電源設備、通信設備和傳(chuan) 感器設備。具體(ti) 的溫度采集器構圖如圖3所示。

5.2.4傳(chuan) 感器設備

傳(chuan) 感器設備主要負責溫度節點的溫度數據采集與(yu) 轉換，通信設備的主要作用是處理和傳(chuan) 輸數據。

5.2.5協調器

協調器與(yu) 終端相比，雖然沒有測溫功能，但是它添加了相關(guan) 接口芯片。

5.2.6綜合管理

為(wei) 了方便對無線測溫係統硬件的後續管理，同時也為(wei) 了保障高壓開關(guan) 櫃的安全運行，一般情況下會(hui) 選擇將傳(chuan) 感器設備進行牢固捆紮後，再安裝在高壓開關(guan) 櫃刀閘的A相、B相或者C相的相關(guan) 位置。

5.3設計相應的軟件係統

軟件在無線測溫技術的應用過程中起著重要的作用，主要包括預警、係統數據顯示與(yu) 係統配置錄入等功能，是相關(guan) 工作人員進行應用管理的窗口。無線測溫軟件係統在初始化後，可以直接對各溫度點的溫度進行信息采集，然後再傳(chuan) 輸溫度數據與(yu) 傳(chuan) 感器編號。

在利用無線測溫技術進行測溫時，監控中心裝設有監測工作站，利用CAN總線，已經安裝軟件的計算機可與(yu) 溫度顯示儀(yi) 直接相連。

溫度顯示儀(yi) 在接收到溫度數據後，會(hui) 顯示出溫度數據的實時數值與(yu) 對應的傳(chuan) 感器編號，然後數據處理器會(hui) 將得到的溫度數據值與(yu) 正常的溫度值進行比較，如果采集到的溫度數據值或者溫度變化率超過正常溫度值與(yu) 正常範圍，就會(hui) 被係統判斷為(wei) 超溫，發出相應的警報，並在LCD屏顯示；這種警報信號會(hui) 通過通信單元傳(chuan) 輸到主控站的監控中心，提醒相關(guan) 工作人員采取合理的應對策略，如果無線測溫軟件係統判斷溫度未超過限值，同樣會(hui) 在LCD屏中顯示出相應的溫度值，並傳(chuan) 送到監控中心。係統預警的具體(ti) 流程如圖4所示。

5.4相關(guan) 測試

通過建立無線測溫係統可以有效地實現無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃中的應用，應用該係統對3台高壓開關(guan) 櫃進行測試，每台高壓開關(guan) 櫃內(nei) 設有2個(ge) 溫度測點，設定溫度限製值為(wei) 40℃，監測結果如圖5所示。由溫度監測界麵可以看出，一旦測點溫度超出異常值，就會(hui) 在顯示屏中發出預警信息，並通知相關(guan) 工作人員，從(cong) 而及時遏製狀況的進一步擴散，且該係統簡單易懂，方便相關(guan) 工作人員便捷地監控實時溫度[4]。

6保障無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃

中的正常運用措施保障無線測溫技術在高壓開關(guan) 櫃中的正常運用，可以采取以下3個(ge) 方麵的措施。

6.1確保相關(guan) 設備的質量

在無線測溫係統投入使用前，應該嚴(yan) 把質量關(guan) ，對相關(guan) 設備與(yu) 係統進行質量監測。同時，還需要考慮設備與(yu) 係統的性價(jia) 比，選擇品質與(yu) 壽命更好的產(chan) 品。

6.2注重運行過程中的維護與(yu) 保養(yang)

不論是測溫係統的軟件設備還是硬件設備，在經過長時間的運行後，都會(hui) 出現磨損與(yu) 老化的情況，這意味著該設備有一定出現故障的概率，這就需要相關(guan) 工作人員對無線測溫設備進行定期的維護和保養(yang) ，確保其一直處於(yu) 運行狀態，避免因設備損害而發揮不出作用，造成溫度測量不準確與(yu) 不及時的問題[5]。

6.3注重監督與(yu) 管理

從(cong) 宏觀層麵討論無線測溫係統的日常管理工作，就要求相關(guan) 工作人員在對高壓開關(guan) 櫃工作狀態進行管理與(yu) 監督的同時，還要嚴(yan) 格把控測溫係統的整體(ti) 工作流程，使其可以更好地服務於(yu) 工作人員對高壓開關(guan) 櫃開展的測溫工作。

7安科瑞溫度在線監測係統解決(jue) 方案

7.1概述

電氣接點在線測溫裝置適用於(yu) 高低壓開關(guan) 櫃內(nei) 電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guan) 、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、鬆動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為(wei) 安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該係統具有遙信、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，可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

7.2應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

7.3係統結構