摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)電力市場(chǎng)需求的日益增長(cháng)，高壓開(kāi)關(guān)柜作為電力系統的一個(gè)重要組成部分，其本身的安全性、經(jīng)濟性也受到了人們的重視。本文著(zhù)重介紹了35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)的應用情況﹐介紹了技術(shù)特點(diǎn)和工作原理﹐對其在35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用進(jìn)行歸納，以及變電站的無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫系統的運用。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；無(wú)線(xiàn)測溫；技術(shù)；應用

0引言

隨著(zhù)電力市場(chǎng)對電力系統的穩定需求不斷增加，對電力供應的質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求。在開(kāi)關(guān)柜中廣泛采用新技術(shù)和新工藝，使得其可靠性得到了很大的提高。六氟化硫氣體具有良好的絕緣和消弧特性，在高壓開(kāi)關(guān)設備中得到了廣泛的應用。全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜在長(cháng)時(shí)間的高負載下，其散熱性能不佳，容易導致熱聚集，溫度上升會(huì )對電器的絕緣性能產(chǎn)生不利影響；全封閉高壓開(kāi)關(guān)柜不能觀(guān)測到動(dòng)觸點(diǎn)與柜內靜接觸位置連接、接地刀閘分合等情況，不能對柜體內部進(jìn)行溫度測量，存在較大的安全風(fēng)險。通過(guò)對高壓開(kāi)關(guān)柜母排、電纜接頭的直接監控，可以有效地降低由于過(guò)熱引起的火災和大面積停電。

1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)應用意義

電氣設備的導電連接部位松動(dòng)，刀閘、斷路器接觸松動(dòng)等，都會(huì )使設備的溫度聚集，使有關(guān)部件的性能惡化，從而引發(fā)導線(xiàn)的熔融、絕緣擊穿，嚴重危害電網(wǎng)的安全。隨著(zhù)鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統中的無(wú)人值守變電站將會(huì )得到廣泛的應用，對變電站內的各種信息進(jìn)行更嚴格的控制，但目前變電站對主要設備的溫度監測還處在初級階段，監控范圍小，尤其是在密閉設備的溫度監測中，更是處于“盲區"，技術(shù)水平也比較落后。目前變電所的高壓設備基本上都是封閉的，傳統的測溫方法是不可能的，有些裝置還采取了開(kāi)孔和紅外線(xiàn)測溫器的方法，但其缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)地收集和發(fā)送數據，對電力系統的絕緣性能有很高的要求；不能直接附著(zhù)在高壓帶電裝置上，精度低需要檢查，還需要人在現場(chǎng)才能顯現效果，并且只適合于裸露的設備；但是，該模型的安全性更高。傳統的測溫方法不能滿(mǎn)足無(wú)人值守站對主要設備的關(guān)鍵位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監測的要求。研制一套適用范圍廣、安全可靠的測溫系統，對重要設備（尤其是密閉裝置）的關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，及時(shí)發(fā)現故障隱患，采取措施，防止事故進(jìn)一步擴大，對保障電網(wǎng)安全運行意義重大。

2 35kV高壓開(kāi)關(guān)柜常用幾種無(wú)線(xiàn)測溫傳感器的原理及技術(shù)特點(diǎn)

2.1無(wú)線(xiàn)測溫的原理

無(wú)線(xiàn)測溫的基本原理是：溫度傳感器、紅外溫度傳感器、半導體傳感器、表面溫度傳感器、被動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳感器。熱敏傳感器的工作原理是，電阻會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化，熱敏電阻具有高度敏感性，可以很容易地檢測溫度變化；缺點(diǎn)是，阻值非線(xiàn)性，溫度范圍要求嚴格，元件易老化，使用壽命相對較短，隨著(zhù)使用年限的縮短，精度及穩定性也會(huì )下降。紅外溫度計的特點(diǎn)是無(wú)接觸式，不干擾被測物的狀態(tài)；其不足之處在于易受溫度、濕度、輻射等因素的影響。半導體傳感器的精度較高，但與熱敏電阻器相比，它的反應時(shí)間要比熱敏電阻器慢。半導體傳感器的優(yōu)勢在于安全性高，識別精度高，可靠性更高。它的特點(diǎn)是采用被動(dòng)式測溫，采用無(wú)線(xiàn)傳輸的方法實(shí)現對開(kāi)關(guān)柜溫度的測量。其優(yōu)點(diǎn)是體積較小，能耗低，但其缺點(diǎn)是訊號傳送距離較短，而且傳送時(shí)不能有障礙物，若受測點(diǎn)出現位移或振動(dòng)，則會(huì )造成 相位的改變，從而影響溫度測量的精度。被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)感應器采用能源采集方式來(lái)獲取感應器所需的能源，摒棄了電池與常規 CT的取電方式。利用等電位法實(shí)現了高壓電網(wǎng)的安全性和可靠性， EH技術(shù)具有循環(huán)、低能耗等特點(diǎn)，是未來(lái)無(wú)線(xiàn)溫度測量的發(fā)展方向。

2.2該測溫的技術(shù)特點(diǎn)

以下是關(guān)于無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度測量系統的技術(shù)特性，即當母排經(jīng)過(guò)交流電時(shí)，會(huì )在母排附近形成一個(gè)交變磁場(chǎng)，通常這些磁場(chǎng)會(huì )被釋放到空氣中，不能被利用?，F在，主排上安裝一條特殊的金屬條，可以讓磁場(chǎng)中的能量在金屬條流動(dòng)，而在金屬條上則有一個(gè)線(xiàn)圈，當電流聚集到一起時(shí)， MCU就會(huì )釋放出足夠的電流，然后再用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將熱量傳遞給 MCU。該傳感器采用了原來(lái)沒(méi)用的交流磁場(chǎng)，為 MCU提供能量，使其在不使用電池的情況下，可以長(cháng)時(shí)間的工作，使用壽命超過(guò)10年，而且基本不需要維修。與一般的硅鋼片不同，硅鋼片有一條直線(xiàn)，一次電流和二次電流呈線(xiàn)性關(guān)系，當一次電流很大時(shí)，二次電流會(huì )被大量的二次電流所吸收，導致二次電流無(wú)法釋放，造成危險。被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)傳感器采用一種特別的合金，其線(xiàn)性范圍很小，磁場(chǎng)迅速達到飽和狀態(tài)，初級電流持續上升，電流幾乎沒(méi)有增長(cháng)，因此不需要加熱設備，也不會(huì )產(chǎn)生渦流和溫度上升。

被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)溫度計，其體積較小，安裝完畢后，其高度與動(dòng)接觸鐵環(huán)之高﹐基本不會(huì )對絕緣距離產(chǎn)生任何影響，也不會(huì )影響電力裝置的安全性。被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)感應器的訊號要從開(kāi)關(guān)柜里傳出，相隔二十多米遠，所以沒(méi)有在開(kāi)關(guān)柜里裝任何接收裝置，也沒(méi)有電纜﹐也沒(méi)有天線(xiàn)﹐只有一個(gè)感應器，不會(huì )對電器安全產(chǎn)生任何影響。目前，我國的無(wú)線(xiàn)傳感設備大多采用高精度的進(jìn)口數碼傳感元件，且都是采用接觸式溫度測量。該傳感器可以實(shí)現對發(fā)熱點(diǎn)附近的溫度變化的快速測量，使其精度得到很高的提高。所有的資料傳送程序都要經(jīng)過(guò)檢查﹐檢查出的資料都會(huì )被刪除﹐所以不會(huì )由于傳送而產(chǎn)生有誤差的溫度。小型，可裝于動(dòng)觸頭、靜觸頭、變壓器進(jìn)出線(xiàn)、刀閘等部位，一種多個(gè)傳感器的安裝形式，為施工提供了便利。

所有的傳感器的出廠(chǎng)號碼都是固定的，只需要在接收設備上進(jìn)行匹配就可以，不需要進(jìn)行前期的協(xié)調，也不需要專(zhuān)門(mén)的維修和替換。傳感系統使用頻分多址技術(shù)，各感應器使用相同的波段進(jìn)行通信，所需的波段不會(huì )超過(guò)20 ms。被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)測溫傳感器與其它環(huán)境溫濕度、帶電顯示、抽濕機、位移傳感器等傳感器均使用相同的通訊架構，能共用一個(gè)單一的接收裝置，方便日后安裝傳感器收集其它物理量。同時(shí)，還集成了 MODBUS、61850等標準接口，可實(shí)現與其它廠(chǎng)商的通信。為其它平臺的資料分享，提供各種不同的分享界面。具有RS485通信接口、 TCP/IP通信接口、RS232通信接口。為方便用戶(hù)使用﹐有多種顯示接口﹐有分別的開(kāi)關(guān)柜和變電所的顯示接口，并能將全省的資料集中在伺服器上。被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)溫度計克服了電池供電不足的缺點(diǎn)，提供更多的電力，所以即使是在較高的溫度下，也可以進(jìn)行數據傳輸。溫度范圍為-45~125攝氏度，目前廠(chǎng)商仍在不斷改進(jìn)，未來(lái)的溫度將會(huì )在-45~135攝氏度之間。

3無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)在35kV高壓開(kāi)關(guān)柜中的應用

為改善變電所的維修工作，及時(shí)解決高壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)熱問(wèn)題，選用了無(wú)線(xiàn)溫度測量系統。按有關(guān)規定，結合實(shí)際條件對35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行現場(chǎng)調試、測試，收集資料、分析，驗證了該系統是可靠、實(shí)用的。采用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)后，變電所對35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)熱問(wèn)題進(jìn)行有效的控制，保證了供電安全。

4安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫系統

4.1系統結構

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)放性都得到了很大地提高。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。

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、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。

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

4.2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：

1. 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。

1. 溫度曲線(xiàn)：查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

1. 運行報表：查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

1. 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。

1. 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。

4.3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)

總結了目前35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜采用常規無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)難以滿(mǎn)足要求。而高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統中的關(guān)鍵設備，如果出現故障，將會(huì )造成很大的影響。35 kV高壓開(kāi)關(guān)柜使用無(wú)線(xiàn)測溫技術(shù)進(jìn)行測量，測量設備的安裝方便、快速測量結果，更符合當今技術(shù)的快速發(fā)展。在未來(lái)的溫度測量技術(shù)中，應結合實(shí)際的應用狀況，對使用中出現的問(wèn)題進(jìn)行總結和研究，并在不斷的學(xué)習和摸索中完善溫度測量系統。

參考文獻：

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版

[4]安科瑞用戶(hù)變電站變配電監控解決方案2021.10