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無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2023-08-08      點(diǎn)擊次數(shù):572

在電力系統(tǒng)當(dāng)中,高壓開關(guān)柜是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的內(nèi)容,其運(yùn)行質(zhì)量會對整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成直接的影響,但在實(shí)際運(yùn)行中,受到諸多因素的影響,高壓開關(guān)柜非常容易出現(xiàn)發(fā)熱故障,從而對其正常運(yùn)行造成不利影響。而為了對這種情況加以改善,還需要利用無線測溫技術(shù)對高壓開關(guān)柜進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測,使故障隱患能夠及時(shí)的排除,這對于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義,所以,有必要針對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究。

1無線測溫技術(shù)的原理及特點(diǎn)

1.1基本原理

對于無線測溫技術(shù)而言,其主要原理就是結(jié)合各種溫度傳感元件來進(jìn)行測溫的,而涉及到的溫度傳感元件包括:半導(dǎo)體傳感器、紅外測溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、無源無線溫度傳感器、聲表面溫度傳感器等等。

1.2技術(shù)特點(diǎn)

第一,安全性,可以通過點(diǎn)位絕緣安裝,降低爬電影響,所以不會影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行,具有較高的安全性;第二,準(zhǔn)確性,在無線傳感器系統(tǒng)當(dāng)中往往會應(yīng)用一些精度較高的數(shù)字傳感器,且這些傳感器大多以接觸式測溫為主,將傳感器設(shè)置在發(fā)熱點(diǎn)附近能夠?qū)y溫部位的溫度變化情況快速、準(zhǔn)確測量出來,從而為監(jiān)測系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的測溫?cái)?shù)據(jù);第三,靈活性,通常情況下,無線測溫元件的體積都比較小,因此,其安裝較為方便,能夠進(jìn)行靈活的組網(wǎng),既可以使用有線網(wǎng)絡(luò),也可以使用無線網(wǎng)絡(luò),而且能夠滿足多點(diǎn)安裝的需求,確保測量工作的全面性;第四,易用性,通常會采用模塊化的方式進(jìn)行無線測溫平臺的設(shè)計(jì),通過這種設(shè)計(jì)方式,能夠有效提升系統(tǒng)操作的便捷性和簡單性,且便于和網(wǎng)絡(luò)的連接,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制,確保了系統(tǒng)的易用性;第五,能耗低,無線測溫技術(shù)的應(yīng)用較為重視低功耗理念的應(yīng)用,所以在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行測溫時(shí),不僅不會造成太大的能源消耗問題,還會使測溫元件的使用壽命得到有效的延長。

2在高壓開關(guān)柜上應(yīng)用無線測溫技術(shù)的必要性

2.1有效降低事故發(fā)生率

從高壓開關(guān)柜的應(yīng)用現(xiàn)狀來說,由于溫度過高且沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成事故的狀況越來越多,利用無線測溫技術(shù)對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控已經(jīng)勢在必行。該技術(shù)能夠幫助相關(guān)工作人員在問題發(fā)生初期就采取相應(yīng)的措施,以此來避免事故范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大,這對電力系統(tǒng)的整體安全運(yùn)行有積極的意義。

2.2及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患故障

由于電力資源的應(yīng)用規(guī)模與應(yīng)用需求不斷增長,高壓開關(guān)柜多處于長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài),這會加速其老化的速度。且隨著其相應(yīng)功能的不斷損耗,事故發(fā)生概率會逐漸提升,應(yīng)用無線測溫技術(shù)的報(bào)警系統(tǒng),能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的隱患與故障,有利于高壓開關(guān)柜的長時(shí)間運(yùn)行。

3高壓開關(guān)柜中的無線測溫技術(shù)

3.1整體設(shè)計(jì)

.       對溫度傳感器進(jìn)行優(yōu)選。由于無線測溫技術(shù)涉及到各種溫度傳感器,而針對這些傳感器進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),它們都有著特定的溫度測量范圍,且適用的溫度環(huán)境也有所不同,但具體應(yīng)用何種溫度傳感器,需要結(jié)合高壓開關(guān)柜的具體情況來考慮,要盡可能的選擇測溫電路簡單、測量精度高、占用口線少、擴(kuò)展方便、便于使用以及成本投入低的溫度傳感器,從而為高壓開關(guān)柜的平穩(wěn)運(yùn)行提供支持。第二,合理選擇高低壓側(cè)的信號傳輸方式。對于高壓開關(guān)柜中的無線測溫系統(tǒng)而言,無線信號傳輸方式是一項(xiàng)需要重點(diǎn)考慮的設(shè)計(jì)內(nèi)容,要對其進(jìn)行合理的選擇,而常用的無線信號傳輸方式包Zigbee技術(shù)、IEEE802.11技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)以及紅外技術(shù)等等,在選擇過程中,需要對各項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、功耗以及抗干擾能力進(jìn)行綜合的考慮。第三,要對高壓側(cè)供電方式進(jìn)行科學(xué)的選擇。通常情況下,高壓側(cè)電路的供電電源需要具備較為穩(wěn)定輸出、較強(qiáng)的抗干擾能力。而目前較為常用的幾種供電方式包CT互感器電源、電池供電、激光供電以及太陽能供電等等,其中,CT互感器電源不僅能夠?qū)Ω邏簜?cè)供電需求加以滿足,在結(jié)構(gòu)安全性、應(yīng)用成熟度以及環(huán)境適用性方面也具有較大的優(yōu)勢。

3.2硬件設(shè)計(jì)

3.2.1微控制器

微控制器作為無線測溫系統(tǒng)的控制單元,它主要負(fù)責(zé)讀取溫度數(shù)據(jù)。

3.2.2溫度顯示儀

溫度顯示儀的主要作用是接收溫度傳感器傳輸過來的溫度數(shù)據(jù),并且LCD屏幕上實(shí)時(shí)顯示該數(shù)據(jù)的真實(shí)數(shù)值,再將溫度數(shù)據(jù)的數(shù)值與地址傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

3.2.3溫度采集器

溫度采集器是硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,其主要包括電源設(shè)備、通信設(shè)備和傳感器設(shè)備。

3.2.4傳感器設(shè)備

傳感器設(shè)備主要負(fù)責(zé)溫度節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換,通信設(shè)備的主要作用是處理和傳輸數(shù)據(jù)。

3.2.5協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器與終端相比,雖然沒有測溫功能,但是它添加了相關(guān)接口芯片。

3.2.6綜合管理

為了方便對無線測溫系統(tǒng)硬件的后續(xù)管理,同時(shí)也為了保障高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行,一般情況下會選擇將傳感器設(shè)備進(jìn)行牢固捆扎后,再安裝在高壓開關(guān)柜刀閘A、B相或C相的相關(guān)位置。

3.3軟件設(shè)計(jì)

軟件在無線測溫技術(shù)的應(yīng)用過程中起著重要的作用,主要包括預(yù)警、系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示與系統(tǒng)配置錄入等功能,是相關(guān)工作人員進(jìn)行應(yīng)用管理的窗口。無線測溫軟件系統(tǒng)在初始化后,可以直接對各溫度點(diǎn)的溫度進(jìn)行信息采集,然后再傳輸溫度數(shù)據(jù)與傳感器編號。在利用無線測溫技術(shù)進(jìn)行測溫時(shí),監(jiān)控中心裝設(shè)有監(jiān)測工作站,利CAN總線,已經(jīng)安裝軟件的計(jì)算機(jī)可與溫度顯示儀直接相連。溫度顯示儀在接收到溫度數(shù)據(jù)后,會顯示出溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)值與對應(yīng)的傳感器編號,然后數(shù)據(jù)處理器會將得到的溫度數(shù)據(jù)值與正常的溫度值進(jìn)行比較,如果采集到的溫度數(shù)據(jù)值或者溫度變化率超過正常溫度值與正常范圍,就會被系統(tǒng)判斷為超溫,發(fā)出相應(yīng)的警報(bào),并LCD屏顯示;這種警報(bào)信號會通過通信單元傳輸?shù)街骺卣镜谋O(jiān)控中心,提醒相關(guān)工作人員采取合理的應(yīng)對策略,如果無線測溫軟件系統(tǒng)判斷溫度未超過限值,同樣會LCD屏中顯示出相應(yīng)的溫度值,并傳送到監(jiān)控中心。

3.4相關(guān)測試

通過建立無線測溫系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用,應(yīng)用該系統(tǒng)3臺高壓開關(guān)柜進(jìn)行測試,每臺高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)2個(gè)溫度測點(diǎn),設(shè)定溫度限制值40。由溫度監(jiān)測界面可以看出,一旦測點(diǎn)溫度超出異常值,就會在顯示屏中發(fā)出預(yù)警信息,并通知相關(guān)工作人員,從而及時(shí)遏制狀況的進(jìn)一步擴(kuò)散,且該系統(tǒng)簡單易懂,方便相關(guān)工作人員便捷地監(jiān)控實(shí)時(shí)溫度。

4安科瑞無線測溫系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開放性都得到了極大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

img1 

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.2系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:

.       溫度顯示:顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,也可實(shí)現(xiàn)電WEB/機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

img2 

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

img3 

.       運(yùn)行報(bào)表:查詢及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

img4 

.       實(shí)時(shí)告警:系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語音報(bào)警功能,能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警,告警方式有彈窗、語音告警等,還可以短/APP推送告警消息,及時(shí)提醒值班人員。

img5 

.       歷史事件查詢:能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

img6 

4.3系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采/顯示單元,通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統(tǒng)主機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

名稱

外形

型號

參數(shù)說明

系統(tǒng)組態(tài)軟件

img7 

Acrel-2000/T

硬件:內(nèi)4G,硬500G,以太網(wǎng)口。

顯示器21寸,分辨1280*1024。

操作系統(tǒng)Windows764位簡體中文旗艦版。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)MicrosoftSQLServer2008R2。

通訊協(xié)議IEC60870-5-103IEC60870-5-104、ModbusRTUModbusTCP等國際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約

智能通信管理機(jī)

img8 

Anet-2E4SM

通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口4RS485,可選1LORA,帶電告警功能,支4854G從模塊擴(kuò)展。

無線測溫集中采集設(shè)備

img9 

Acrel-2000T/A

壁掛式安裝

標(biāo)配一485接口、一路以太網(wǎng)口

自帶蜂鳴器告警

柜體尺480*420*200(單mm

img10 

Acrel-2000T/B

硬件:內(nèi)4G,硬128G,以太網(wǎng)口

顯示器12寸,分辨800*600

操作系統(tǒng)Windows7

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)MicrosoftSQLServer2008R2

Web/APP服務(wù)器

柜體尺寸480*420*200(單mm)

顯示終端

img11 

ATP007

ATP010

DC24V供電;一路上RS485接口;一路下RS485接口;

可接20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。

img12 

ARTM-Pn

96*96*17mm,深65mm;開92*92mm

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口Modbus協(xié)議;

可接60個(gè)ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450。

img13 

ASD320

ASD300

237.5*177.5*15.3mm,深67mm;開220*165mm;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接12個(gè)ATE100/200/300/400;配ATC200/300/450。

智能溫度巡檢儀

img14 

ARTM-8

88*88mm嵌入式按照;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口,Modbus協(xié)議;

可接8PT100傳感器,適用于低壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場合的測溫;

img15 

ARTM-24

35MM導(dǎo)軌安裝;

AC85-265VDC100-300V供電;

一路上RS485接口,Modbus協(xié)議;

24NTCPT100、1路溫濕度測溫2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場所測溫;

無線收發(fā)器

img16 

ATC450-C

可接60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。

img17 

ATC600

ATC600有兩種規(guī)格;ATC600-C可接240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)ATC600-Z做中繼透傳。

電池型無線測溫傳感器

img18 

ATE100M

電池供電,壽5;-50~+125

±1;470MHz,空曠距150米;

32.4*32.4*16mm(**)。

img19 

ATE200

電池供電,壽5;-50~+125;

±1;470MHz,空曠距150米;

35*35*17mm,L=330mm(**高,三色表)

img20 

ATE200P

電池供電,壽5;-50~+125

±1;470MHz,空曠距150,防護(hù)等IP68;35*35*17mmL=330mm(**高,三色表)。

CT取電型無線測溫傳感器

img21 

ATE400

CT感應(yīng)取電,啟動電5a;-50~125;精±1470MHz,空曠距150米;

合金片固定、取電;三色外殼25.82*20.42*12.8mm(**)。

有線溫度傳感器

img22 

PT100

用于低壓接點(diǎn)測溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系;

用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時(shí),建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋Pt100

img23 

NTC

用于低壓接點(diǎn)測溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長與供應(yīng)商聯(lián)系;

用于變壓器、電機(jī)繞組測溫時(shí),建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好

5結(jié)束語

綜上所述,針對高壓開關(guān)柜的無線測溫技術(shù)加強(qiáng)研究與應(yīng)用,能夠使高壓開關(guān)柜中的發(fā)熱問題得到有效的解決,這對于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用,因此,相關(guān)領(lǐng)域一定要對無線測溫技術(shù)進(jìn)行深入的研究,并結(jié)合實(shí)際情況,在高壓開關(guān)柜當(dāng)中進(jìn)行合理的應(yīng)用,使其能夠在電網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳晨.無線測溫技術(shù)在高壓開關(guān)柜中的應(yīng)用

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手2020.06版.

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方2021.10

 


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