開關柜在線測溫技術應用研究

王紹亞 宋光輝 孫偉紅 郭碧翔

1.阜陽供電公司 236017；2.華北電力大學 100226

開關柜在線測溫技術應用研究

王紹亞1.2宋光輝1孫偉紅1郭碧翔1

1.阜陽供電公司 236017；2.華北電力大學 100226

高壓開關作為電力系統的重要設備，其穩定運行是保障電力網正常工作的必要條件。基于ZigBee無線傳感器網絡技術設計和實現了高壓開關觸頭溫度在線監測系統。設計并實現了無線測溫網絡、高壓自具電源、PC監測軟件。系統具有組網靈活、可靠性高、抗干擾能力強、低功耗、網絡容量大等優點。

開關柜；測溫

引言

在開關柜內安裝無線式開關柜在線測溫系統，解決全封閉式開關柜設備無法開展測溫工作的難題。通過研究開關柜設備運行狀態下的觸頭溫度與負荷的變化關系，預測發熱部位缺陷變化，達到提高開關柜設備狀態檢測水平的目的，為狀態檢修工作提供可靠技術支持，確保設備安全運行。

1、設計思路

本系統的設計原理是通過數字式感溫器對高壓開關柜運行狀態的溫度參量進行在線監測，對多臺高壓開關柜的實時溫度進行橫向比較，以及對某一開關柜的溫度監測值進行縱向比較，利用監控中心計算機的專家系統對高壓開關柜的狀態進行診斷。通過對開關柜等關鍵部件的監測，如圖1所示對其電壽命進行預測，從而對變電站運行提出指導，為電力調度提供參考，對有可能發生的故障做出預警。

圖1 開柜側觸頭溫度監測過程圖

2、監測技術

2.1 溫度傳感器

光纖式溫度傳感器用于測量帶電物體表面的溫度，如高壓開關柜內的裸露觸點和母線連接處的運行溫度。光纖溫度傳感器是由溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、820nm光纖調制接口和供電電路組成，如圖2所示，傳感器將溫度信號調制成光信號，并將光信號通過光纖傳導到光纖監測終端。

2.2 溫度監測終端

JDsmart光纖溫度監測終端具有6個ST光纖接口，能夠同時支持6個光纖溫度傳感器，實現最多6通道的溫度測量。帶背光的LED顯示屏能夠同時顯示6個通道的溫度數值，并具有溫度報警指示功能。

圖2 光纖溫度傳感器功能結構圖

2.3 負荷電流監測

光纖式高壓開關柜觸頭在線測溫系統在實時監測觸頭溫度的同時，在后臺系統軟件中同時采集被監測溫度的開關負荷電流，負荷電流是從SCADA系統中提取，通過溫度和負荷電流的同期變化趨勢分析，對觸頭的狀態進行健康分析。

2.4 開關柜溫度及負荷監測分析軟件

開關柜溫度及負荷分析平臺采用B/S架構，數據存放在公司信息中心綜合數據庫服務器中，監測人員可通過局域網以Wbe網頁形式隨時查閱實時及歷史監測數據如圖3所示。將SCADA系統中相應開關柜負荷電流接入該監測平臺中，在同屏內觀察設備溫度與負荷的變化趨勢，有利于監測人員根據負荷情況分析、預測設備發熱性缺陷。

圖3 軟件流程圖

3、應用案例分析

3.1 缺陷分析：2009年7月，通過開關柜在線測溫系統發現潁西變#1主變121開關進線靜觸頭溫度達到90多度。

我們用手持式紅外測溫儀進行測溫核實，確認溫度到達90度。

圖4 后臺監控軟件

對于這一發熱缺陷，結合設備檢修停電，檢查確定屬于安裝質量出現問題，靜觸頭穩固螺絲沒有緊固到位。

在處理螺絲緊固后經過一年的運行，通過開關柜在線測溫系統的監測數據分析，還是存在負荷增加溫度上升嚴重的情況。

根據這一現象，我們在2010年4月26日對#1主變121開關柜進行增加散熱風扇和散熱孔的處理。在121開關柜前柜門下間隔加裝兩只30W功率的風扇，并將下間隔前柜和后柜之間金屬擋板開了兩組散熱孔。

在后柜下間隔拐角離地20公分處也安裝了一只30瓦的風扇，向上吹風（由于開關柜后柜內空間有限，只能安裝一只風扇）

將開關柜前、后下柜門分別開了兩組散熱孔，以利于通風。

3.2 處理后的監測數據效果如下：

圖5 潁西變#1主變121開關柜某一時段溫度趨勢圖

從圖5可以地看出4月26日以后的開關柜溫度下降明顯,加裝風扇后，明顯改善了開關柜內的散熱條件。

4、經驗體會

4.1 根據光纖式高壓開關柜觸頭在線測溫系統的實際運行情況和監測溫度信息情況，對于目前普遍使用的全封閉式高壓開關柜觸頭的運行溫度應用手持式測溫儀無法測得溫度，應用測溫系統可以實現溫度的測量，并且滿足目前的變電設備狀態檢修策略。

同時根據光纖式高壓開關柜觸頭在線測溫系統的應用，發現開關柜安裝過程存在控制不夠嚴謹，工藝不夠完善，建議在以后實施過程中嚴格控制安裝工藝。

4.2 由于開關柜的全密封性，大大影響了內部氣體的流動，引起密閉空間的熱流動不暢，增加了溫度的凝聚，因此建議在開關柜設計中增加散熱百葉窗。

[1]呂泉，張洪潤.現代傳感器原理及應用[M].北京:清華大學出版社.2006

[2]李泰軍.開關柜母線溫度的在線監測[J].高壓電器.2001，22(3):33～37

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.059