劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：為了對高壓開(kāi)關(guān)柜內溫度進(jìn)行有效準確的測量，在對變電站開(kāi)關(guān)柜內環(huán)境的要求做出準確判斷的基礎上，設計了一套基于無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW溫度監測系統，用無(wú)線(xiàn)電信號將分散的傳感器進(jìn)行連接，組成設備的溫度監測網(wǎng)絡(luò )，將參數信息送至監控，以便相關(guān)工作人員進(jìn)行直觀(guān)的觀(guān)測。該裝置投入到變電站中測試，發(fā)現對高壓開(kāi)關(guān)柜內的溫度能進(jìn)行準確有效的檢測，并能正常發(fā)出預警信號，達到了預期目標。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；無(wú)源；無(wú)線(xiàn)；測溫系統

0 引言

高壓開(kāi)關(guān)柜是變電站里一種的設備，它能不能做到可靠運行是變電站生產(chǎn)、電力可靠的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。開(kāi)關(guān)柜設備在長(cháng)期運行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)柜內的觸點(diǎn)、母排、電力電纜銜接等部位因老化、接觸不良和松動(dòng)導致在正常負荷下發(fā)熱現象，如果不能對這些部位的溫度進(jìn)行有效的檢測，可能會(huì )導致整個(gè)變電站運行的癱瘓。在對上述問(wèn)題分析研究

的基礎上，本文提出采用無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW的方法用于變電站開(kāi)關(guān)柜設備溫度的監測，采用無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW用于開(kāi)關(guān)柜內溫度的檢測，靈敏、穩定的檢測運行夠確保高壓開(kāi)關(guān)柜更好的工作和統一的監測站管理，是維護工作人員的有利助手。

1 SAW溫度檢測系統的整體設計

系統設計采用了無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW溫度傳感器作為開(kāi)關(guān)柜溫度采集原件，不僅無(wú)線(xiàn)、無(wú)源占地小，還具有測量快速、抗干擾能力強、保密性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現在開(kāi)關(guān)柜這種惡劣環(huán)境下對溫度的測量，系統的整體設計如圖1所示，具體方案歸結起來(lái)主要  可分為三個(gè)部分：高壓開(kāi)關(guān)柜層、站內主控層、監控層。

圖 1 系統整體結構圖

2 系統硬件設計

2.1溫度數據采集

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開(kāi)關(guān)柜內的母線(xiàn)連接接頭和裸露觸點(diǎn)等位置。用于溫度信號的感應和輸送的無(wú)線(xiàn)溫度采集器，其結構包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路，如圖2所示。溫度采集器是測量柜內溫度的最下層的構件，由溫度監測主機進(jìn)行處理與顯示數據圖像是根據無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸溫度值進(jìn)行繪制。

圖 2 溫度采集器結構圖

2.2系統通信實(shí)現

通信管理裝置，它是連接各個(gè)部件的中間橋梁，將開(kāi)關(guān)柜內溫度傳感器檢測的溫度信息輸送出去，最終的接受方是供電公司調度大廳的信息監控，通信系統是否快捷也是判斷這個(gè)系統整體是否有效的原因之一。信息通信系統可實(shí)現對各種不同種類(lèi)的開(kāi)關(guān)柜內溫度測量部件或測量單元的測量控制、通信管理、數據采集以及數據處理，將檢測結果和設備狀態(tài)通過(guò)專(zhuān)門(mén)搭建的用于電網(wǎng)通信的內部專(zhuān)網(wǎng)傳送到站控和遠方的監控和數據采集管理系統，如圖3所示。

3 系統軟件設計以及在變電站的應用

根據變電站開(kāi)關(guān)柜工作環(huán)境的需要，首先是系統的初始化，主要包括測溫系統的設置以及各個(gè)模塊的初始化，然后，定時(shí)器啟動(dòng)發(fā)射采集信號，溫度傳感器將檢測的溫度信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳至站內主控室用以通知站內人員，然后再通過(guò)通信網(wǎng)傳至調度監控，對數據進(jìn)行分析。通過(guò)軟件系統不僅可以在人機交互界面上捕捉到各個(gè)溫度傳感器的位置信息、溫度的實(shí)時(shí)測量并反饋到主站，還可以通過(guò)聲光兩種方式進(jìn)行故障報警，并對各類(lèi)報警進(jìn)行查詢(xún)、統計、分析。調度監控可以通過(guò)軟件系統提供歷史數據庫查看該變電站開(kāi)關(guān)柜在監控期間發(fā)生的超溫信息和故障信息。

4 安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫系統介紹與選型

安科瑞無(wú)線(xiàn)測溫監控系統是根據當前無(wú)線(xiàn)測溫系統的要求，在廣泛征求用戶(hù)和家意見(jiàn)的基礎上,充分吸收當前國內外廠(chǎng)家的成功案例，并結合安科瑞多年來(lái)的豐富經(jīng)驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)而設計的一款無(wú)線(xiàn)測溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統結構

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統通過(guò)RS485總線(xiàn)或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進(jìn)行通信（如圖4），系統設計遵循國際標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規約，可靠性和開(kāi)放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線(xiàn)、棒圖、報表和用戶(hù)管理功能?？梢员O控無(wú)線(xiàn)測溫系統的設備運行狀況，實(shí)現快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統主要特點(diǎn)是開(kāi)放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡(jiǎn)捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態(tài)、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。

圖4 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統結構圖

4.2 Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫系統功能

■實(shí)時(shí)監測

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示各測溫節點(diǎn)的溫度數據及有關(guān)故障、告警等信息

■溫度查詢(xún)

溫度歷史曲線(xiàn)（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

查詢(xún)各回路設備運行溫度報表.

■實(shí)時(shí)報警

壁掛式無(wú)線(xiàn)測溫監控設備具有實(shí)時(shí)報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發(fā)出告警。

■設備提供以下凡種告警方式：

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警.

C.短信吿警，可以向發(fā)送吿警信息短信（需選配）.

■歷史告警査詢(xún)

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統能夠對所有吿警事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統和告警等事件進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

■用戶(hù)權限管理

Acrel-2000T無(wú)線(xiàn)測溫監控系統為保障系統穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。

通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的 登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

■定值設置

用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁(yè)顯示場(chǎng)站的變壓器數量、回路個(gè)數、有功功率、無(wú)功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過(guò)實(shí)時(shí)監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

實(shí)時(shí)數據曲線(xiàn)可監測各個(gè)回路的測點(diǎn)溫度、電壓、電流、功率曲線(xiàn)信息。

接線(xiàn)圖頁(yè)面通過(guò)一次圖實(shí)時(shí)反映電氣參數變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點(diǎn)支持）。

能耗統計頁(yè)面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線(xiàn)，電能環(huán)比，用電排名。

運維管理\通信狀態(tài)顯示監測接入系統設備的通信狀態(tài)。

■手機APP（可選）

設備數據員面顯示各設備的電參量數據、溫度數據以及曲線(xiàn)。

4.3 安科瑞ARTM系列無(wú)線(xiàn)測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫方案由無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測溫數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無(wú)線(xiàn)測溫系統（如圖5）。

圖5 電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫結構圖

4.3.1 安科瑞無(wú)線(xiàn)溫度傳感器

無(wú)線(xiàn)溫度傳感器共有5種，分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

4.3.2 安科瑞無(wú)線(xiàn)收發(fā)器

無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器共有3種，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式接收溫度數據。收發(fā)器根據不同的傳感器型號進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

4.3.3 安科瑞顯示終端

顯示裝置通過(guò)RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開(kāi)孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內。方便操作人員現場(chǎng)及時(shí)查看電氣節點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過(guò)RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統查看現場(chǎng)情況。

5 結語(yǔ)

基于無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW的開(kāi)關(guān)柜溫度檢測系統為變電站開(kāi)關(guān)柜內溫度傳感器的定位，溫度信息的測量以及實(shí)時(shí)上傳，超溫報警提供了強有力的支持，以便電力調度人員及運維人員及時(shí)發(fā)現故障并能迅速定位故障點(diǎn)。此外，該溫度檢測系統能通過(guò)系統歷史數據庫查看監控期間出現的故障信息。應用結果表明，該系統布設方便，具有較高的可靠性和實(shí)用性。

【參考文獻】

[1] 苑舜.高壓開(kāi)關(guān)設備狀態(tài)監測與診斷技術(shù)[M].第1版.北京:機械工業(yè)出版社,2001.3.7.

[2] 程林中,張文燁,龍城,李堅,竇阿林.基于無(wú)源無(wú)線(xiàn)SAW的開(kāi)關(guān)柜溫度檢測系統的研究.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡(jiǎn)介：劉細鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無(wú)線(xiàn)測溫系統的研發(fā)與應用