壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)的研究與應(yīng)用

賈帥雨

摘 要：一般來說，變電站中多采用10kV供電系統(tǒng)，其中10kV高壓開關(guān)柜是關(guān)鍵，其是否能夠穩(wěn)定運行直接影響了面向用戶的供電可靠性。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前變電站設(shè)備中的運行缺陷基本與溫度有關(guān)（占到80%以上），所以本文中結(jié)合例證簡單研究了無線測溫技術(shù)系統(tǒng)在某T 變電站中10kV高壓開關(guān)柜中的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：10kV高壓開關(guān)柜;變電站;無線有源測溫技術(shù);實踐應(yīng)用

最新的無線有源測溫系統(tǒng)在測量技術(shù)應(yīng)用方面數(shù)據(jù)準確、安全可靠性較高、且安裝方便、施工量較小，能夠較好適應(yīng)變電站現(xiàn)場生產(chǎn)需求，目前它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于10kV高壓開關(guān)柜中，專門實施在線溫度監(jiān)測、預(yù)警等工作，可較好預(yù)防電網(wǎng)與設(shè)備事故。

1無線有源測溫技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)特征與工作原理

1.1結(jié)構(gòu)組成

一套完整的無線有源測溫技術(shù)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)組成中包含了無線有源溫度傳感器，它專門負責溫度采集，另外還有負責數(shù)據(jù)接收的無線溫度顯示儀、溫度監(jiān)測預(yù)警后臺系統(tǒng)。

1.2技術(shù)特征

無線有源測溫技術(shù)系統(tǒng)的安全性表現(xiàn)到位，因為它擁有獨立式等電位絕緣安裝技術(shù)體系，可有效規(guī)避爬電影響，同時保證不降低電氣設(shè)備的整體安全性能;其次它擁有準確度極高的進口高精度數(shù)字式溫度傳感器，專門采用了接觸式測溫裝置，在接近發(fā)熱點能快速準確的監(jiān)測測溫點實際溫度變化;另外它的體積較小、靈活度較高、安裝簡易且組網(wǎng)相當靈活，可實現(xiàn)有線或無線安裝應(yīng)用，在監(jiān)控點數(shù)量表現(xiàn)方面也相當可觀;最后它的易用性表現(xiàn)較好，因為它擁有表現(xiàn)優(yōu)良、功能齊全的操作平臺，其中全部采用到功能模塊化設(shè)計，操作簡易。該操作平臺能夠直接與系統(tǒng)局域網(wǎng)、外部廣域網(wǎng)相互關(guān)聯(lián)，并融入了自動化綜合控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)是預(yù)留了多個外部擴充接口的，適應(yīng)度極高。系統(tǒng)采用了低功耗設(shè)計，在確保正常測溫的情況下有效延長傳感器使用壽命。

1.3工作原理

高壓柜無線測溫系統(tǒng)所采用的是無線溫度傳感器，它其中包含了單片微處理器控制系統(tǒng)，它針對被測設(shè)備溫度進行溫度測試，采用的是梳子信號溫度傳感測試方式，主要通過無線發(fā)射接收模塊傳遞、接收溫度數(shù)據(jù)，這起重還運用到了485通訊模塊，將所有數(shù)據(jù)傳送到后臺監(jiān)測計算機，將數(shù)據(jù)正常保存于數(shù)據(jù)庫中。在該過程中，它基于后臺監(jiān)控計算機接收設(shè)備溫度數(shù)據(jù)，可實時顯示監(jiān)測點溫度變化曲線，并利用軟件與與其它數(shù)據(jù)進行比較分析。在高壓柜無線測溫系統(tǒng)中是存在溫度過熱報警系統(tǒng)的，當溫度超出標準范圍后就會發(fā)出聲光警報，其所有測試到溫度數(shù)據(jù)都會通過上位機接入到網(wǎng)絡(luò)之中，而數(shù)據(jù)內(nèi)容則通過Web發(fā)布，可快速掌握整個系統(tǒng)的發(fā)熱情況[1]。

2某T變電站中10kV高壓開關(guān)柜中的無線有源測溫技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

2.1 T變電站基本概況

T變電站位于某地區(qū)工業(yè)園區(qū)，其于2012年1月建成并投產(chǎn)使用，它其中配備了多臺主變壓器，而其中的所有主變也均采用了自然循環(huán)自冷冷卻方式，整個變電站中所采用的是封閉式高壓柜。為有效提高設(shè)備整體運行維護水平，消除高壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)熱缺陷，彌補刀閘發(fā)熱缺陷問題，T變電站目前已經(jīng)專門引入了10kV高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)。

2.2 T變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成

T變電站采用到了12臺10kV開關(guān)柜，其中擁有在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，即10kV高壓柜無線測溫系統(tǒng)。具體來說，開關(guān)柜中每一把刀閘中的所有靜觸頭都安裝了無線溫度傳感器，其所采用是集中式無線測溫系統(tǒng)。而為保證無線溫度傳感器信號強度，其中系統(tǒng)中還加裝了額外的無線中繼器、高壓斷路器動觸頭以及出線電纜處的無線測溫元件。

2.3 T變電站高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝技術(shù)應(yīng)用

2.3.1傳感器安裝

T變電站所采用的是無線有源溫度傳感器，其傳感器體積偏小，特別采用到了高精度溫度芯片配合接觸式感溫系統(tǒng)，其中還包含了高壓斷路器動觸頭、電纜頭、母排連接片等等內(nèi)容，為設(shè)備安全與檢修便利創(chuàng)造有利條件，有效規(guī)避活動中部位安裝出現(xiàn)損壞事故問題。在安裝過程中，專門針對設(shè)備安裝技術(shù)影響狀況進行分析，為此變電站采用捆扎式方法提高施工效率，它將無線溫度傳感器直接安裝于開關(guān)柜刀閘三相上，而主變低開關(guān)則與進線刀閘相連安裝于電纜頭另一側(cè)。

2.3.2無線中繼器安裝

T變電站在安裝無線中繼器過程中需要保證主控室無線溫度顯示儀可接收較強的無線溫度信號。而結(jié)合變電站10kV高壓變電柜實際運行狀況，無線中繼器可有效放大無線信號，其工作頻率指標中射頻發(fā)射功率≤10mW，無線傳輸距離在無遮擋環(huán)境下為400m以內(nèi)，其控制接口為RS232，供電方式為AC220，防塵放水等級為不防水結(jié)構(gòu)，主要用于室內(nèi)無線中繼器安裝。其工作溫度控制在-40℃～85℃，安裝方式選擇了螺絲固定安裝模式。

2.3.3無線溫度顯示儀安裝

T變電站在10kV高壓開關(guān)柜采用了無線溫度顯示儀，其設(shè)備下方設(shè)置了6位撥碼開關(guān)，同時配備了485信道通信模式，同時配合以太網(wǎng)通信模式與5位擴展口，可實現(xiàn)固件在線升級。由于采用的是485信道通信模式，其撥碼開關(guān)可直接撥碼到12功能位，同時將射頻天線、電源線等等設(shè)置于無線溫度顯示儀上，配合顯示儀電源直接連接到220V交流電源中，配合顯示儀電源指示燈點亮設(shè)備，操作技術(shù)應(yīng)用到位。無線溫度顯示儀中配備了9600bps網(wǎng)絡(luò)通訊頻率，擁有256個可配傳感器溫度點。

2.3.4監(jiān)測工作站安裝

某T變電站監(jiān)測工作站主要安裝于主控室中，它配合系統(tǒng)監(jiān)控軟件計算機系統(tǒng)，可與無線溫度顯示儀相互連接，其中系統(tǒng)軟件可對溫度數(shù)據(jù)實施有效分析，可確保溫度實時監(jiān)測與報警功能發(fā)揮到位。

2.4 T變電站高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)應(yīng)用

某T變電站采用到了無線溫度傳感器、無線中繼器等多項設(shè)備技術(shù)內(nèi)容，在實施高壓柜開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)，實施各項調(diào)試工作，其中就包括了信號測試、溫度測試與軟件測試等等，整體看來現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容相當豐富。

首先是信號測試，它專門針對無線測溫系統(tǒng)配合溫度信號進行無線溫度傳感優(yōu)化。其溫度信號強弱直接與數(shù)值相關(guān)聯(lián)，可客觀反映無線中繼器、無線溫度顯示儀工作運行狀況。在判斷無線測溫系統(tǒng)過程中分析其具技術(shù)運行條件，確保信號測試功能實施應(yīng)用到位。配合測試信號安裝不同測溫點，合理反饋信號技術(shù)內(nèi)容，保證信號正常傳輸[2]。

其次是溫度測試，它可實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜檢測系統(tǒng)的有效測溫，提高測溫精確度，保證現(xiàn)場紅外測溫儀監(jiān)測點測量到位，顯示高壓開關(guān)柜實際溫度。再結(jié)合監(jiān)測工作站顯示數(shù)值實施數(shù)值對比，分析驗證系統(tǒng)測量精確度。其檢測系統(tǒng)靈敏度較高，可通過監(jiān)測工作站溫度曲線變化對系統(tǒng)靈敏性進行深度驗證。

再次是軟件測試，結(jié)合后臺軟件功能實現(xiàn)保證測試技術(shù)應(yīng)用到位。它其中就包含了曲線分析模塊、設(shè)備管理模塊與用戶管理模塊等等。

2.5 T變電站高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的系統(tǒng)可擴展性

T變電站高壓開關(guān)柜在使用無線測溫系統(tǒng)過程中希望實現(xiàn)功能擴展優(yōu)化。具體來說，系統(tǒng)采用到了無線收發(fā)模塊通信協(xié)議，該收發(fā)模塊功應(yīng)用到了EnhancedShockBrust-TM收發(fā)技術(shù)。新收發(fā)技術(shù)內(nèi)容中有3個基本特點，分別為節(jié)能、低系統(tǒng)成本以及數(shù)據(jù)高抗干擾性，基于高壓側(cè)發(fā)射段設(shè)計測溫模塊，有效完成測溫與溫度數(shù)據(jù)傳送之后進入掉電模式之中，它可保證電流損耗達到最小。總體來講它完全要歸功于無線收發(fā)模塊的低系統(tǒng)消費成本體系中，優(yōu)化數(shù)據(jù)高亢干擾性，保證收發(fā)模式技術(shù)應(yīng)用到位。整體來說，該模塊的數(shù)據(jù)幀幀頭只有1個字節(jié)、測溫終端硬件地址有2個字節(jié)、溫度數(shù)據(jù)壓縮為2個字節(jié)，這種低消費成本也從某種程度上穩(wěn)定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，提高了通信協(xié)議的時效性。就10kV高壓變電柜而言，T變電站中采用到了10臺高壓開關(guān)柜，其中系統(tǒng)中保證每臺開關(guān)柜擁有12個測溫節(jié)點，每個測溫節(jié)點都配置了不同的硬件地址，優(yōu)化整理數(shù)據(jù)內(nèi)容。其數(shù)據(jù)內(nèi)容就包含了1號柜1號節(jié)點（1x01）、1號柜2號節(jié)點（1x02）……以此類推到0x0N，再到Nx0N。如上文所示，每個溫度數(shù)據(jù)都可以用2個字節(jié)表示，那么它的1個字節(jié)應(yīng)該表示為溫度的整數(shù)部分，而另一個字節(jié)則為小數(shù)部分。無線收發(fā)模塊一般設(shè)有6個收發(fā)通道，如果同時接收6路數(shù)據(jù)，那么就表示上位機系統(tǒng)在接收主控端1次指示時只要發(fā)出1個測溫命令即可針對1臺高壓開關(guān)柜的多個測溫節(jié)點進行溫度實時監(jiān)測，推算下去在一個循環(huán)周期中要發(fā)送命令N次，這樣一來整個變電站的所有高壓開關(guān)柜測溫節(jié)點就都實現(xiàn)了實時的溫度監(jiān)測。

整體看來，變電站中采用10kV高壓柜進行測溫過程中可利用到集中式測測溫技術(shù)系統(tǒng)。而結(jié)合工程項目中變電站高壓開關(guān)柜的實際生產(chǎn)運行情況、系統(tǒng)特征、現(xiàn)場安裝與調(diào)試情況進行分析，可實現(xiàn)對無線測溫系統(tǒng)實施經(jīng)濟性分析，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗，證明無線測溫系統(tǒng)可用于10kV高壓開關(guān)柜中，在正確安裝后實施數(shù)據(jù)采集分析操作，有效驗證其無線有源測溫系統(tǒng)的安裝應(yīng)用可靠性與實用價值[3]。

總結(jié)：

綜上所述，某T變電站傳統(tǒng)中采用了大電流刀閘發(fā)熱缺陷系統(tǒng)有效處理10kV高壓開關(guān)柜生產(chǎn)運行各項功能，其采用到了無線測溫技術(shù)系統(tǒng)，結(jié)合10kV高壓開關(guān)柜基本特征，按照高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)各種技術(shù)模塊內(nèi)容構(gòu)建關(guān)鍵觸電在線測溫系統(tǒng)模式，充分展現(xiàn)無線測溫技術(shù)整體可靠性與競技性。在本文中就驗證了集中式無線有源測溫系統(tǒng)，希望其技術(shù)應(yīng)用前景發(fā)展越來越好，體現(xiàn)現(xiàn)代化測溫技術(shù)優(yōu)勢性。

參考文獻：

[1]翟麗麗， 茌旭， 李華兵，等. 10kV高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)[J]. 農(nóng)村電氣化， 2017， 000（006）：42-42.

[2]丁惠忠. 基于ZigBee的高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 沙洲職業(yè)工學院學報， 2020， v.23;No.94（02）：4-8.

[3]趙應(yīng)艷. 基于ZigBee的高壓開關(guān)柜溫度測控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 通信電源技術(shù)， 2020， v.37;No.194（02）：27-28.

（南京鋼鐵集團，江蘇 南京 210000）