摘要：變電站主要處理功耗、輸送、配電等。最重要的是變電站開關(guān)柜，設(shè)備數(shù)量眾多，每個(gè)開關(guān)管道都相互影響，相互作用。在日常工作和運(yùn)行中，如果一個(gè)變電站開關(guān)柜停止運(yùn)行或發(fā)生安全事故，將涉及整個(gè)變電站的輸送和配電，造成重大事故。

關(guān)鍵字：變電站開關(guān)柜；設(shè)備無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)；

引言

在變電站高壓開關(guān)柜設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，由于老化、接觸不良、松動(dòng)，開關(guān)柜內(nèi)的接觸點(diǎn)、母排、電力電纜連接等部位在正常負(fù)荷下發(fā)熱。如果這些部位的溫度得不到有效的檢測(cè)，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變電站癱瘓。如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確地檢測(cè)開關(guān)柜，是一個(gè)重要的研究課題。

1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1.1紅外線成像測(cè)溫

紅外成像測(cè)溫最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)的瑞典，由于其先天優(yōu)勢(shì)，一步步發(fā)展迅速。紅外成像的原理簡(jiǎn)單來(lái)說就是任何物體本身都有溫度，可以向外界發(fā)熱，而向外發(fā)熱的強(qiáng)度可以定性描述，可以用不同的顏色畫出來(lái)，簡(jiǎn)單易見，直觀發(fā)現(xiàn)。我們現(xiàn)在常見的紅外成像儀就是按照這個(gè)原理制作的。用在開關(guān)柜上，就是根據(jù)柜內(nèi)設(shè)備散發(fā)的熱量強(qiáng)度，然后用專門的儀器畫出來(lái)，這樣就可以很直觀的觀察到熱量的強(qiáng)度，不需要打開或關(guān)閉。

紅外成像技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)是在監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備時(shí)，可以檢測(cè)到溫度，而無(wú)需停止設(shè)備的運(yùn)行。這個(gè)有點(diǎn)適合變電站，但是紅外成像技術(shù)也有它不好的一面。紅外技術(shù)的本質(zhì)是發(fā)出不同的紅外線。但是紅外線的穿透力不是很強(qiáng)，尤其是遇到一些硬物或者厚鐵片的時(shí)候，能力大大降低，紅外線很大程度上依賴于外部環(huán)境，不同的環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致溫度信息傳遞的正確性。因此，綜上所述，紅外測(cè)量技術(shù)在變電站開關(guān)柜中的應(yīng)用并不準(zhǔn)確，無(wú)法做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

1.2光纖測(cè)溫

近幾十年來(lái)，光纖技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)發(fā)展迅速，不需要過多介紹光纖技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。與電纜相比，它進(jìn)步很大，體積小，附加保護(hù)措施也很小。而且由于沒有電流干擾，整個(gè)過程都是以光的形式傳播，抗電磁干擾能力很強(qiáng)，非常適合在變電站等強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)合使用。光纖溫度測(cè)量比紅外溫度測(cè)量更常用于開關(guān)柜。目前開關(guān)柜使用的場(chǎng)合主要有兩種:一種是用光纖作為溫度傳感器；一種是用光纖作為信號(hào)傳輸介質(zhì)。由于光纖傳輸?shù)母鞣N優(yōu)點(diǎn)，如果將光纖傳輸作為開關(guān)柜傳感器與主站之間的傳輸媒介，使用半導(dǎo)體溫度傳感器作為測(cè)量柜內(nèi)溫度的探頭，這種方法也有缺陷。首先，光纖傳輸成本高，適合遠(yuǎn)程傳輸。但是變電站開關(guān)柜和主站之間的距離太短，離監(jiān)控中心只有幾十公里。此外，半導(dǎo)體溫度傳感器探頭的抗干擾能力太差，無(wú)法適應(yīng)變電站惡劣的環(huán)境，這也是其次方法不能使用的原因之一。

1.3無(wú)線測(cè)溫

一般分為有源和無(wú)源溫度測(cè)量。有源無(wú)線溫度測(cè)量的簡(jiǎn)單測(cè)量原理是將溫度傳感器(多為DS18B20)放在被檢測(cè)部件上，收集部件的溫度信息(為數(shù)字信號(hào))，然后通過無(wú)線通信傳輸溫度信號(hào)，其供電方式為電池供電。缺點(diǎn)是傳感器探頭和無(wú)線發(fā)射電路使用電池或小電流互感器供電，電池使用壽命短，更換困難，互感取電難以控制和安裝。

2高壓開關(guān)柜溫度測(cè)量的特點(diǎn)

高壓開關(guān)柜在線測(cè)溫方式有du特的規(guī)定，與普通測(cè)溫不同：

（1）溫度設(shè)備高壓絕緣問題突出

高壓開關(guān)柜通過柜內(nèi)測(cè)溫裝置和柜外溫度接收裝置輸送測(cè)得的高壓溫度數(shù)據(jù)。同時(shí)，柜內(nèi)外高低壓側(cè)會(huì)出現(xiàn)高壓絕緣現(xiàn)象，必須采取有效的隔離措施，否則會(huì)出現(xiàn)絕緣故障。

（2）開關(guān)柜原有功能不受測(cè)溫裝置的影響。

開關(guān)柜由斷路器和機(jī)柜組成，可操作設(shè)備為斷路器，因此斷路器等可操作設(shè)備的操作功能不受測(cè)溫設(shè)備的影響。

（3）紅外線測(cè)溫等方法不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。

開關(guān)柜由斷路器和機(jī)柜組成，絕緣熱縮封口是為了減少小物種進(jìn)入機(jī)柜造成的短路和機(jī)柜內(nèi)的潮濕污垢，針對(duì)機(jī)柜內(nèi)的導(dǎo)電部位。

（4）電磁干擾嚴(yán)重的高壓開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境

機(jī)柜內(nèi)的電壓、電流和變電站不可避免地會(huì)產(chǎn)生巨大的電磁輻射，削弱測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫性能，降低測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了提高溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)采取減小誤差的方法和適當(dāng)?shù)尿?yàn)證措施。

3硬件設(shè)計(jì)3SAW測(cè)溫系統(tǒng)

3.1采集溫度數(shù)據(jù)

通常安裝在被測(cè)部位的表面，如高壓開關(guān)柜中的母線連接接頭和裸露觸點(diǎn)。無(wú)線溫度采集器用于感應(yīng)和輸送溫度信號(hào)，其結(jié)構(gòu)包括溫度傳感器、測(cè)量電路、邏輯控制電路和無(wú)線收發(fā)電路。

溫度采集器是測(cè)量柜內(nèi)溫度的最下層構(gòu)件，采用saw檢測(cè)溫度信息，無(wú)線發(fā)射電路采用433MHz發(fā)射電磁波，站內(nèi)開關(guān)柜內(nèi)的SAW傳感器傳感器接收后轉(zhuǎn)換成自己的能量，將測(cè)量到的觸點(diǎn)溫度調(diào)整到電磁波上，調(diào)制數(shù)據(jù)以無(wú)線方式傳輸?shù)讲杉K端，實(shí)現(xiàn)被測(cè)點(diǎn)溫度信息的實(shí)時(shí)采集，從而實(shí)現(xiàn)非接觸溫度測(cè)量。

3.2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信

通信管理裝置是連接各部件的中間橋梁，輸送開關(guān)柜內(nèi)溫度傳感器檢測(cè)的溫度信息。最終的接收方是供電公司調(diào)度大廳的信息監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)是否安全快捷也是判斷系統(tǒng)整體是否有效的原因之一。信息通信系統(tǒng)可以測(cè)量和控制不同類型的開關(guān)柜內(nèi)的溫度測(cè)量部件或測(cè)量單元，通信管理、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，通過專門為電網(wǎng)通信建造的內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，將測(cè)試結(jié)果和設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)秸究刂行暮瓦h(yuǎn)處的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)。

伴隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)分布式控制體系的發(fā)展，RS-作為一種抗電噪聲干擾能力較強(qiáng)的數(shù)字通信方式，485通信可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。RS-485標(biāo)準(zhǔn)在變電站與調(diào)度中心控制室的傳輸距離上是合理的，具有傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通常用作相對(duì)經(jīng)濟(jì)、噪聲抑制相當(dāng)高、傳輸速度相對(duì)較高、傳輸距離遠(yuǎn)、共mo范圍廣的通信平臺(tái)。

3.3軟件設(shè)計(jì)SAW測(cè)溫系統(tǒng)

基于SAW溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，軟件可以直接測(cè)試和監(jiān)測(cè)溫度系統(tǒng)的工作情況，模擬后可以直接在電腦上顯示。該溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)前期是系統(tǒng)自檢，看系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行，然后監(jiān)測(cè)溫度，主要分為兩部分，一部分是溫度檢測(cè)，一是溫度數(shù)據(jù)采集；信號(hào)傳輸；數(shù)據(jù)分析、處理和診斷。溫度數(shù)據(jù)采集是安裝在開關(guān)柜內(nèi)高壓設(shè)備關(guān)鍵溫度測(cè)量點(diǎn)的聲表波傳感器采集的第一手溫度數(shù)據(jù)，然后通過無(wú)線方式計(jì)算檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)。

4安科瑞無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備，2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)直接通信，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus。-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統(tǒng)具有遙信、遙控、遙控、遙控、遙控、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，防止嚴(yán)重故障。

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2系統(tǒng)功能

在值班監(jiān)控室安裝了測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T，可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行溫度狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)具有以下主要功能：

溫度顯示；溫度曲線；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢

4.3系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語(yǔ)

變電站開關(guān)柜是保證輸送電壓的關(guān)鍵。俗話說“工人要想把工作做好，首先要把工具磨快"。材料的發(fā)展水平是設(shè)備的關(guān)鍵。目前，新型敏感材料的研究方向包括膜材料和復(fù)合壓電材料的研究。因此，為了提高傳感器在實(shí)際測(cè)量中的精度和敏感性，有必要提高生產(chǎn)工藝。

參考文獻(xiàn)：

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