無線測(cè)溫裝置在高壓開關(guān)柜上的應(yīng)用

劉昊

1各類測(cè)溫裝置系統(tǒng)的比較

目前，越來越多的電力用戶開始在高壓開關(guān)柜內(nèi)加裝溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來實(shí)時(shí)掌握高壓開關(guān)柜的溫度變化趨勢(shì)和運(yùn)行狀態(tài)，做到事故隱患及時(shí)排查，并合理預(yù)留設(shè)備檢修時(shí)間。然而，由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部的設(shè)備組成較多，且布置結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，其間存在有較大的電流和電壓，導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)的電磁環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的高壓開關(guān)柜測(cè)溫技術(shù)都存在著各種各樣的局限性。

比較常見的測(cè)溫技術(shù)包括光纖測(cè)溫、紅外測(cè)溫和無線感應(yīng)測(cè)溫。光纖測(cè)溫時(shí)，其內(nèi)部光纖在長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)積累大量灰塵，極易導(dǎo)致光纖沿面的放電和閃絡(luò)現(xiàn)象，造成光纖的絕緣性能降低，并給高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行帶來隱患：紅外測(cè)溫設(shè)備容易受到外界環(huán)境溫度的干擾，始終需要依靠人工巡查來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，無法實(shí)現(xiàn)溫度的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：無線感應(yīng)測(cè)溫則需要在高壓開關(guān)柜內(nèi)加裝感應(yīng)線圈.在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中很難保證其測(cè)量的可靠性和穩(wěn)定性。

而無線測(cè)溫技術(shù)采用了無源無線的傳感器和無線接收單元，其分別安裝于高壓柜內(nèi)的測(cè)溫點(diǎn)和開關(guān)柜柜外的電氣小室，由于傳感器本身無須電源額外供電、且不需要從電力裝備上取電，因此具有明顯的安全性、可靠性和可維護(hù)性。

2無線測(cè)溫裝置實(shí)施方案

無線測(cè)溫裝置系統(tǒng)由無線測(cè)溫傳感器、數(shù)據(jù)讀取器、數(shù)據(jù)接收天線和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等組成，可以方便地安裝在被測(cè)點(diǎn)上，準(zhǔn)確跟蹤發(fā)熱點(diǎn)的溫度變化，并通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)通過接收天線發(fā)送給數(shù)據(jù)讀取器，從而進(jìn)行對(duì)被測(cè)點(diǎn)溫度信息的實(shí)時(shí)采集。之后通過RS485通信方式將溫度信息傳輸?shù)胶笈_(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，在后臺(tái)實(shí)時(shí)顯示出被測(cè)點(diǎn)的溫度變化，方便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌控全廠高壓開關(guān)的運(yùn)行情況。無線測(cè)溫裝置系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

無線測(cè)溫裝置的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)包括：

（1）無須電池。無線測(cè)溫傳感器采用被動(dòng)感應(yīng)的方式，無需利用電池進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此減少了電池更換所帶來的時(shí)間間隔和維護(hù)成本，同時(shí)不會(huì)因產(chǎn)生廢舊電池而對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。

（2）安全可靠。無線測(cè)溫裝置不要求在被測(cè)點(diǎn)或相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)上進(jìn)行連線，因此在傳感器與接收設(shè)備之間不存在相關(guān)電氣聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)了高壓隔離，可以保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

（3）安裝過程方便靈活。傳感器本體的體積較小，且與讀入器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸，因此安裝過程靈活方便，不受開關(guān)柜結(jié)構(gòu)和空間的影響。

（4）環(huán)境適應(yīng)性好。通過匹配軟件的校正，可以補(bǔ)償溫度傳感器在制作過程中的系統(tǒng)偏差，且傳感器可在任何溫度范圍內(nèi)工作，不會(huì)受到季節(jié)因素的影響。通常，只需在安裝溫度傳感器時(shí)進(jìn)行一次調(diào)試，之后多年內(nèi)不需再進(jìn)行校正。此外，沾污、積灰等情況也不會(huì)對(duì)溫度傳感器的準(zhǔn)確性造成影響。

（5）性價(jià)比高。無源無線的系統(tǒng)連接方式極大地保障了電力設(shè)備的安全運(yùn)行，減少了設(shè)備的維修次數(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)的安裝、運(yùn)維成本下降。

3無線測(cè)溫裝置在高壓開關(guān)柜上的應(yīng)用

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖2所示，整個(gè)無線測(cè)溫系統(tǒng)共分為三層：

第一層：無線測(cè)溫傳感器采集測(cè)溫位置的溫度數(shù)據(jù)：

第二層：數(shù)據(jù)讀取器通過數(shù)據(jù)接收天線，接收來自無線測(cè)溫傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)處理：

第三層：站內(nèi)所有數(shù)據(jù)讀取器通過RS485進(jìn)行串聯(lián)，然后將數(shù)據(jù)讀取器處理過的所有數(shù)據(jù)發(fā)送到站內(nèi)交換機(jī).之后傳送到達(dá)站內(nèi)測(cè)溫工控機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

高壓開關(guān)柜內(nèi)的每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)都需要安裝一個(gè)無線測(cè)溫傳感器，用于對(duì)該點(diǎn)位的實(shí)時(shí)溫度測(cè)量。無線測(cè)溫傳感器的安裝方式有很多種，具體如圖3所示。常用的方式是螺栓固定式、硅膠表帶捆綁式、卡環(huán)式等，安裝方便靈活。螺栓固定式通常在母排等平整位置進(jìn)行安裝，易于固定螺絲：硅膠表帶捆綁式通常在不易于使用螺栓固定安裝的位置進(jìn)行安裝：卡環(huán)式通常用于斷路器動(dòng)觸頭處的監(jiān)測(cè)安裝，使無線測(cè)溫傳感器能方便地卡在動(dòng)觸頭上。

由于高壓開關(guān)柜一般用于監(jiān)測(cè)斷路器觸頭、隔離刀閘觸頭和進(jìn)線電纜頭等易發(fā)熱點(diǎn)位，因此當(dāng)無線測(cè)溫傳感器被安裝在這些發(fā)熱點(diǎn)處時(shí)，要求無線傳感器底板和母排需要緊密接觸并固定，不能出現(xiàn)底板翹起等現(xiàn)象。

3.3數(shù)據(jù)接收天線和數(shù)據(jù)讀取器安裝

數(shù)據(jù)接收天線是通過底部的超強(qiáng)永磁鐵吸附在柜外電氣小室內(nèi)，安裝位置靈活方便，由于高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證信號(hào)的穩(wěn)定和強(qiáng)度，所以一般要求每3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)至少需要配置一根數(shù)據(jù)接收天線用于接收無線測(cè)溫傳感器的溫度數(shù)據(jù)，比如：斷路器上、下靜觸頭處安裝了6個(gè)無線測(cè)溫傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，那就需要2根天線用于接收數(shù)據(jù)，且要調(diào)整數(shù)據(jù)接收天線的位置使其接收到的信號(hào)較強(qiáng)和穩(wěn)定。

數(shù)據(jù)讀取器是通過導(dǎo)軌方式安裝在開關(guān)柜電氣小室，并連接天線，V+/V-連接電源（DC24V-DC36V）、PE接地、DATA+/DATA-接RS485通信線到中控后臺(tái)等，同時(shí)需要保證讀取器上的接地點(diǎn)安全接地。

接收天線和數(shù)據(jù)讀取器的安裝位點(diǎn)如圖4所示。

3.4后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)由顯示器和工控機(jī)組成.在安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件后，能夠自動(dòng)接收無線測(cè)溫傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)。溫度數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，用戶可以設(shè)定時(shí)間區(qū)間、指定監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行歷史溫度信息的查詢。同時(shí)，用戶還可以在主站系統(tǒng)中指定某一具體的被測(cè)設(shè)備或無線測(cè)溫傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度信息采集。當(dāng)設(shè)備溫度的絕對(duì)值或溫度的變化率超過上限，系統(tǒng)可為運(yùn)行管理人員提供告警信息，以便及時(shí)或預(yù)知性的發(fā)現(xiàn)和排除故障，從而最大限度地保障電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，用戶可以方便地查看歷史溫度信息，并通過列表、曲線等多種展現(xiàn)形式進(jìn)行展現(xiàn)。

4結(jié)語

無線測(cè)溫裝置系統(tǒng)解決了不易對(duì)高壓開關(guān)柜發(fā)熱部位進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的難題，其無線測(cè)溫傳感器能夠安全、方便地安裝在高壓開關(guān)柜斷路器觸頭、隔離開關(guān)觸頭、電纜接頭和母排連接處，完成溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過數(shù)據(jù)接收天線接收無線測(cè)溫傳感器的溫度數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)讀取器進(jìn)行解析，然后通過RS485通信傳輸給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，為運(yùn)行管理人員展現(xiàn)高壓柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。