開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)專(zhuān)用檢測(cè)儀的研制

摘要：針對(duì)開(kāi)關(guān)柜發(fā)熱問(wèn)題，在開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫裝置的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)專(zhuān)用檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀可通過(guò)站內(nèi)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)或485總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。試驗(yàn)表明，該裝置可靠性高、穩(wěn)定性好，能很好地滿(mǎn)足實(shí)際需求。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜；測(cè)溫裝置；RS485總線(xiàn)；檢測(cè)儀

中圖分類(lèi)號(hào)：TM937.5" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）21-0007-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.002

0" " 引言

高壓開(kāi)關(guān)柜作為直接面向用戶(hù)供電的設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到供電質(zhì)量和可靠性。開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部過(guò)熱現(xiàn)象已成為開(kāi)關(guān)柜使用中的常見(jiàn)問(wèn)題，由于開(kāi)關(guān)柜體的密閉性，在一些負(fù)荷較重的地區(qū)，存在開(kāi)關(guān)柜的溫升超標(biāo)問(wèn)題[1]。開(kāi)關(guān)柜的溫升超標(biāo)，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且過(guò)熱問(wèn)題是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程，文獻(xiàn)[2]指出，如果不加以控制，過(guò)熱程度會(huì)不斷加劇，并對(duì)絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重威脅著開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全。為推動(dòng)數(shù)字化電網(wǎng)轉(zhuǎn)型、保障電網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在線(xiàn)測(cè)溫裝置應(yīng)運(yùn)而生，且愈發(fā)重要，其可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常、發(fā)出報(bào)警信號(hào)，有效防止開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)熱造成故障[3]。

按照《廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司提高開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行可靠性工作方案》要求，珠海供電局已經(jīng)基本完成全部變電站開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫裝置安裝工作，并把溫度上送至調(diào)度端，進(jìn)行24 h監(jiān)盤(pán)，以便珠海供電局運(yùn)行及檢修單位及時(shí)獲得觸頭溫度異常信息，及時(shí)開(kāi)展異常巡視及檢修工作。

由于溫度涉及調(diào)度的運(yùn)行方式，當(dāng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)異常時(shí)，需要安排運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)盤(pán)，這就造成了人員緊張[4]。

另外，測(cè)溫系統(tǒng)涉及傳感器、采集器、防火墻、規(guī)約等很多元器件，出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障時(shí)，難以判斷哪個(gè)元器件存在問(wèn)題，如等待廠(chǎng)家人員來(lái)檢查，不但需要時(shí)間，還會(huì)因?yàn)閺S(chǎng)家的手提電腦給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。因此，急需一種專(zhuān)用數(shù)據(jù)檢測(cè)工具來(lái)提高缺陷處理的效率。

1" " 檢測(cè)儀工作原理

1.1" " 溫度數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程

10 kV高壓開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫裝置采集斷路器觸頭溫度后，將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線(xiàn)傳輸至測(cè)溫管理裝置，測(cè)溫管理裝置將信息同步傳輸至測(cè)溫系統(tǒng)主站及變電站內(nèi)交換機(jī)，交換機(jī)獲取數(shù)據(jù)后逐級(jí)上送，通過(guò)站內(nèi)綜合處理模塊、二次安防交換機(jī)、縱向加密裝置后傳輸至路由器，路由器發(fā)送數(shù)據(jù)至調(diào)度中心數(shù)據(jù)網(wǎng)，上報(bào)至省公司電科院采集服務(wù)器。在線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

1.2" " 檢測(cè)儀工作原理

針對(duì)測(cè)溫裝置數(shù)據(jù)上送流程，開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)專(zhuān)用檢測(cè)儀有兩種檢測(cè)方式，如圖2所示。

方式一：在變電站交換機(jī)處接入網(wǎng)線(xiàn)，通過(guò)RJ45網(wǎng)口連接61850終端，調(diào)用IEC 61850通信協(xié)議，讀取測(cè)溫管理裝置內(nèi)對(duì)應(yīng)ICD數(shù)據(jù)文件，獲得站內(nèi)溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及各開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。此方式兼容各個(gè)廠(chǎng)家ICD文件，若存在異常數(shù)據(jù)便可即時(shí)判定，以維護(hù)系統(tǒng)安全。

方式二：在RS485總線(xiàn)接入測(cè)溫管理裝置處連接檢測(cè)儀，根據(jù)不同廠(chǎng)家的不同通信協(xié)議，檢測(cè)儀可選取相應(yīng)通信協(xié)議讀取站內(nèi)開(kāi)關(guān)柜觸頭實(shí)時(shí)溫度，判斷數(shù)據(jù)是否異常，設(shè)備通信是否正常，連接線(xiàn)路是否出現(xiàn)故障，具有較高的通用性與適配性。

2" " 檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)及功能

2.1" " 檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)

開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)專(zhuān)用檢測(cè)儀由核心板、底板、顯示屏、觸控屏、串口模組、網(wǎng)口模組、電源模組組成，如圖3所示。

2.2" " 檢測(cè)儀設(shè)計(jì)界面與功能介紹

檢測(cè)儀軟件操作界面如圖4所示，含客戶(hù)端、站點(diǎn)IP、串口通信、站點(diǎn)設(shè)備、系統(tǒng)參數(shù)模塊，供檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。

在客戶(hù)端模塊，檢測(cè)儀通過(guò)RJ45網(wǎng)口連接交換機(jī)，對(duì)指定IP地址設(shè)備連接，使用IEC 61850協(xié)議，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間，讀取連接設(shè)備數(shù)據(jù)，并解析設(shè)備溫度數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備數(shù)據(jù)是否實(shí)時(shí)更新及設(shè)備狀態(tài)，如圖5所示。

在站點(diǎn)IP模塊，管理裝置內(nèi)部站點(diǎn)信息，方便運(yùn)維人員查看，可通過(guò)“增加” “刪除” “編輯”，實(shí)時(shí)更新各個(gè)站點(diǎn)信息；“導(dǎo)入”可通過(guò)U盤(pán)方式將Excel文件記錄的站點(diǎn)信息直接導(dǎo)進(jìn)裝置，方便管理和客戶(hù)端調(diào)用，如圖6所示。

在串口通信模塊，使用裝置提供的RS485接口與現(xiàn)場(chǎng)485總線(xiàn)連接，根據(jù)“站點(diǎn)” “設(shè)備地址”和“對(duì)應(yīng)廠(chǎng)家設(shè)備協(xié)議”，讀取溫度數(shù)據(jù)，并解析溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)柱狀圖和表格形式直觀(guān)顯示設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)總線(xiàn)判斷連接設(shè)備是否存在通信異常，如圖7所示。

在站點(diǎn)設(shè)備界面，管理裝置內(nèi)部站點(diǎn)設(shè)備地址信息，方便運(yùn)維人員查看，可通過(guò)“增加” “刪除” “編輯”，實(shí)時(shí)更新各個(gè)站點(diǎn)設(shè)備地址信息；“導(dǎo)入”可通過(guò)U盤(pán)方式將Excel文件記錄的站點(diǎn)設(shè)備地址信息直接導(dǎo)進(jìn)裝置，可直觀(guān)查看站點(diǎn)設(shè)備數(shù)量、站點(diǎn)設(shè)備地址信息，可與后臺(tái)廠(chǎng)家一一對(duì)應(yīng)，也方便串口通信調(diào)用，如圖8所示。

3" " 檢測(cè)儀試驗(yàn)

3.1" " 網(wǎng)絡(luò)接口通信測(cè)試

以110 kV某站為測(cè)試對(duì)象，該站在線(xiàn)測(cè)溫裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換器IP為192.168.17.99，子網(wǎng)掩碼IP為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)IP為192.168.17.1，將以太網(wǎng)線(xiàn)通過(guò)測(cè)控屏背后網(wǎng)口連接測(cè)溫檢測(cè)儀與110 kV該站測(cè)溫裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換器LAN口1，點(diǎn)擊系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)置IP與規(guī)約轉(zhuǎn)換器IP一致，為192.168.17.99，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)192.168.17.1，保存后返回主界面。選擇站點(diǎn)IP進(jìn)入IP輸入界面，輸入IP192.168.17.171，設(shè)置站名，保存后返回主界面，如圖9所示。

點(diǎn)擊客戶(hù)端，在IP處選擇192.168.17.171，點(diǎn)擊“連接”，如通信失敗則顯示連接異常，可以判斷故障點(diǎn)在規(guī)約轉(zhuǎn)換器，因防火墻安全訪(fǎng)問(wèn)策略配置，該檢測(cè)儀無(wú)法在防火墻處讀取溫度數(shù)據(jù)。如正常通信則顯示設(shè)備溫度信息，如圖10所示。

3.2" " RS485串口測(cè)試

點(diǎn)擊站點(diǎn)輸入站名、設(shè)備地址，該站6面開(kāi)關(guān)柜安裝對(duì)應(yīng)6臺(tái)設(shè)備，依次類(lèi)推，輸入時(shí)中間用“；”隔開(kāi)，保存后返回主界面，如圖11所示。

波特率通常為9 600 b/s，數(shù)據(jù)位默認(rèn)8位，無(wú)校驗(yàn)位，停止位1，點(diǎn)擊“打開(kāi)”按鈕，站點(diǎn)選擇剛保存的站點(diǎn)，地址可以選擇1～6對(duì)應(yīng)6臺(tái)開(kāi)關(guān)柜（通常從高壓室入口由近及遠(yuǎn)排列）；協(xié)議目前有測(cè)溫裝置GXKJ前綴、西安西拓電氣新規(guī)約裝置（2020年版）XAXT前綴，西安西拓電氣舊規(guī)約裝置（2018年版）、深圳特發(fā)廠(chǎng)家規(guī)約裝置目前不支持，后續(xù)將嘗試開(kāi)發(fā)完善。點(diǎn)擊“發(fā)送”，若通信正常則會(huì)顯示溫度柱狀圖，圖12為該站10 kV分段500開(kāi)關(guān)測(cè)溫裝置溫度數(shù)據(jù)柱狀圖；若無(wú)顯示，則為數(shù)據(jù)未通，可以判斷故障在規(guī)約轉(zhuǎn)換器與開(kāi)關(guān)柜采集器之間。

4" " 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)所研制開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)儀工作原理、結(jié)構(gòu)及功能的詳盡分析，介紹了檢測(cè)儀查找測(cè)溫裝置數(shù)據(jù)缺陷的功能，本裝置已試用于某站10 kV在線(xiàn)測(cè)溫裝置，效果良好。

在電網(wǎng)負(fù)荷不斷增長(zhǎng)、數(shù)字化電網(wǎng)不斷建設(shè)以及10 kV開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫裝置普及的背景下[5]，本文研制了一種用于開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的檢測(cè)儀，為在線(xiàn)測(cè)溫裝置數(shù)據(jù)的診斷及實(shí)時(shí)檢測(cè)提供了可靠保障，能實(shí)現(xiàn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)故障的預(yù)防和高效檢測(cè)，為保障開(kāi)關(guān)柜設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)；同時(shí)，該檢測(cè)儀減少了運(yùn)行人員工作量，可為企業(yè)減員增效作出貢獻(xiàn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2024-06-17

作者簡(jiǎn)介：黃晨忻（1999—），男，廣東湛江人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

王嘯峰（1974—），男，廣東珠海人，高級(jí)工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。