【解決方案】無(wú)線(xiàn)測溫系統在高壓開(kāi)關(guān)柜的設計與應用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

  隨著(zhù)同民經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各A,kx~電能的需求也越來(lái)越高，因此，電力設備的安全可靠運行是電網(wǎng)安全保障的重要環(huán)節。高壓開(kāi)關(guān)柜是變電站的重要設備之一，大多數高壓開(kāi)關(guān)柜采用封閉結構，散熱條件較差，設備在長(cháng)時(shí)間T作狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)柜內的觸頭容易發(fā)熱而導致部件老化，引起火災等事故因此，封閉式結構的高壓開(kāi)關(guān)柜內部過(guò)熱現象已成為開(kāi)關(guān)柜的一個(gè)普遍問(wèn)題。

1高壓開(kāi)關(guān)柜內部觸頭溫度檢測方法

 目前，對高壓開(kāi)關(guān)柜內部觸頭發(fā)熱情況進(jìn)行監控，隨時(shí)掌握溫度變化情況，使之在處于危險溫度前對其進(jìn)行及ft寸處理，從而避免發(fā)生安全事故。目前常用的檢測方法主要有人T巡檢、貼色片測溫法、光纖測溫法和紅外測溫法。人T巡檢主要依靠T作人員手持紅~'t-N溫儀對高壓開(kāi)關(guān)柜內溫度進(jìn)行測量，但由于高壓開(kāi)關(guān)柜密閉結構，且由于柜內線(xiàn)路或元件的遮擋．使得紅外測溫儀無(wú)法準確測得柜內溫度數據。貼色片測溫法是依據色片顏色不同來(lái)判斷柜內溫度，該方法也無(wú)法準確反映柜內溫度情況。光纖測溫則是將光纖作為溫度傳感器，通過(guò)溫度變化調制透過(guò)光纖的光強來(lái)確定溫度，對于光源、****和接收電路等設備要求較高。紅I-N溫法是通過(guò)被測目標的溫度變化塒應紅外輻射變化來(lái)確定其溫度，這種測溫方式準確度較低?；诖?，本文提出一種基于單片機的高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統，該系統具有測溫準確、安裝方便等特點(diǎn)。

2系統總體設計

2.1系統設計要求

 高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統的重要設備，長(cháng)期作在強電磁噪聲的環(huán)境下，對可靠性和穩定性要求都很高，因此，針對高壓開(kāi)關(guān)柜的特殊]：作環(huán)境，監控系統應滿(mǎn)足以下要求：(1)能夠長(cháng)期穩定T作，無(wú)需經(jīng)常更換電池；(2)可適應復雜的電磁噪音環(huán)境；(3)體積小，方便部署在觸頭位置；(4)系統要求較高的可靠性。

2.2系統總體設計方案

 本文提的高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統主要包括無(wú)線(xiàn)測溫模塊、集巾器、上位機服務(wù)器3部分，其中無(wú)線(xiàn)測溫模塊安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜內觸頭處，用于檢測觸頭溫度，并將檢測到的溫度信號以無(wú)線(xiàn)方式發(fā)給溫度采集器，溫度采集器通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，與上位機服務(wù)器相連接，將高壓開(kāi)關(guān)柜內觸頭溫度實(shí)時(shí)傳送到上位機服務(wù)器，上位機可以實(shí)現高壓開(kāi)關(guān)柜溫度數據的顯示、存儲、報警以及歷史數據的查詢(xún)等功能，從而完成對高壓開(kāi)關(guān)柜內觸電溫度的檢測和預警。

圖1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統架構

 對于下位機溫度采集模塊，主要單片機控制模塊，溫度傳感器模塊，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，供電模塊組成，其結構如圖2所示。其中，溫度傳感器選用美國DALLAS公司推出的智能化數字式溫度傳感器DS18B20。DS18B20具有成本低，測溫范圍廣(．55～125°C)等特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足高壓開(kāi)關(guān)柜內的測溫設計要求。單片機控制模塊采取意法半導體公司推STM32F103RBT6，這款單片機是目前32位微處理器中功耗的芯片，有利于i貝0溫裝置的節能。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采取CC2520芯片，用于將采集到的溫度數據以無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)給溫度采集器。

圖2下位機溫度采集架構

圖3下位機軟件流程

2.3系統軟件設計

 在高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統中，下位機軟件主要包括系統初始化、參數設置、數據信號采集、檢測及報警等，軟件程序在編寫(xiě)時(shí)主要采取模塊化思想進(jìn)行設計和實(shí)現，具有可移植性好，便于編寫(xiě)、調試和后期維護，系統程序流程如圖3所示。下位機程序開(kāi)發(fā)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。

 高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線(xiàn)測溫系統上位機主要包括對下位機采集到的溫度監測數據進(jìn)行顯示、存儲、報警、查詢(xún)歷史數據等功能。

3.安科瑞溫度在線(xiàn)監測系統解決方案

3.1概述

 電氣接點(diǎn)在線(xiàn)測溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時(shí)、持續、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

 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)行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、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，可以監控無(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。

3.2應用場(chǎng)所

 適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠(chǎng)、化工、水泥、數據中心、醫院、機場(chǎng)、電廠(chǎng)、煤礦等廠(chǎng)礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監測。

3.3系統結構

溫度在線(xiàn)監測系統結構圖

3.4系統功能

 測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開(kāi)關(guān)設備運行溫度狀態(tài)。系統具有以下主要功能：

3.4.1溫度顯示

 顯示配電系統內每個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

3.4.2溫度曲線(xiàn)

 查看每個(gè)測溫點(diǎn)的溫度趨勢曲線(xiàn)。

3.4.3運行報表

 查詢(xún)及打印各測溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數據。

3.4.4實(shí)時(shí)告警

 系統能夠對各測溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統具有實(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，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以****/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

3.4.5歷史事件查詢(xún)

 能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析等。

3.5系統硬件配置

 溫度在線(xiàn)監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測溫系統主機組成，實(shí)現變配電系統關(guān)鍵電氣部位的溫度在線(xiàn)監測。

4結語(yǔ)

 本文針對變電站高壓開(kāi)關(guān)柜特殊工作環(huán)境，設 計開(kāi)發(fā)了一款無(wú)線(xiàn)測溫系統 ，實(shí)現了對高壓開(kāi)關(guān)柜 內觸頭溫度的實(shí)時(shí)采集、傳輸、顯示、報警等功能，該 系統具有結構簡(jiǎn)單、功耗低、測溫準確、性?xún)r(jià)比高等 特點(diǎn)，易于工程實(shí)現。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311 ,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。