開關(guān)柜測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀的研制

摘要：針對開關(guān)柜發(fā)熱問題，在開關(guān)柜測溫裝置的基礎(chǔ)上設(shè)計一種測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀，該檢測儀可通過站內(nèi)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)總線或485總線實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的檢測，及時發(fā)現(xiàn)異常。試驗表明，該裝置可靠性高、穩(wěn)定性好，能很好地滿足實際需求。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；測溫裝置；RS485總線；檢測儀

中圖分類號：TM937.5" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0007-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.002

0" " 引言

高壓開關(guān)柜作為直接面向用戶供電的設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到供電質(zhì)量和可靠性。開關(guān)柜的內(nèi)部過熱現(xiàn)象已成為開關(guān)柜使用中的常見問題，由于開關(guān)柜體的密閉性，在一些負(fù)荷較重的地區(qū)，存在開關(guān)柜的溫升超標(biāo)問題[1]。開關(guān)柜的溫升超標(biāo)，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且過熱問題是一個不斷發(fā)展的過程，文獻(xiàn)[2]指出，如果不加以控制，過熱程度會不斷加劇，并對絕緣件的性能及設(shè)備壽命產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重威脅著開關(guān)設(shè)備的安全。為推動數(shù)字化電網(wǎng)轉(zhuǎn)型、保障電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在線測溫裝置應(yīng)運(yùn)而生，且愈發(fā)重要，其可以及時發(fā)現(xiàn)溫度異常、發(fā)出報警信號，有效防止開關(guān)設(shè)備發(fā)熱造成故障[3]。

按照《廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司提高開關(guān)柜運(yùn)行可靠性工作方案》要求，珠海供電局已經(jīng)基本完成全部變電站開關(guān)柜測溫裝置安裝工作，并把溫度上送至調(diào)度端，進(jìn)行24 h監(jiān)盤，以便珠海供電局運(yùn)行及檢修單位及時獲得觸頭溫度異常信息，及時開展異常巡視及檢修工作。

由于溫度涉及調(diào)度的運(yùn)行方式，當(dāng)測溫數(shù)據(jù)異常時，需要安排運(yùn)行人員現(xiàn)場監(jiān)盤，這就造成了人員緊張[4]。

另外，測溫系統(tǒng)涉及傳感器、采集器、防火墻、規(guī)約等很多元器件，出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障時，難以判斷哪個元器件存在問題，如等待廠家人員來檢查，不但需要時間，還會因為廠家的手提電腦給網(wǎng)絡(luò)安全帶來風(fēng)險。因此，急需一種專用數(shù)據(jù)檢測工具來提高缺陷處理的效率。

1" " 檢測儀工作原理

1.1" " 溫度數(shù)據(jù)傳輸過程

10 kV高壓開關(guān)柜測溫裝置采集斷路器觸頭溫度后，將溫度數(shù)據(jù)通過RS485總線傳輸至測溫管理裝置，測溫管理裝置將信息同步傳輸至測溫系統(tǒng)主站及變電站內(nèi)交換機(jī)，交換機(jī)獲取數(shù)據(jù)后逐級上送，通過站內(nèi)綜合處理模塊、二次安防交換機(jī)、縱向加密裝置后傳輸至路由器，路由器發(fā)送數(shù)據(jù)至調(diào)度中心數(shù)據(jù)網(wǎng)，上報至省公司電科院采集服務(wù)器。在線測溫系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

1.2" " 檢測儀工作原理

針對測溫裝置數(shù)據(jù)上送流程，開關(guān)柜測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀有兩種檢測方式，如圖2所示。

方式一：在變電站交換機(jī)處接入網(wǎng)線，通過RJ45網(wǎng)口連接61850終端，調(diào)用IEC 61850通信協(xié)議，讀取測溫管理裝置內(nèi)對應(yīng)ICD數(shù)據(jù)文件，獲得站內(nèi)溫度實時數(shù)據(jù)及各開關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。此方式兼容各個廠家ICD文件，若存在異常數(shù)據(jù)便可即時判定，以維護(hù)系統(tǒng)安全。

方式二：在RS485總線接入測溫管理裝置處連接檢測儀，根據(jù)不同廠家的不同通信協(xié)議，檢測儀可選取相應(yīng)通信協(xié)議讀取站內(nèi)開關(guān)柜觸頭實時溫度，判斷數(shù)據(jù)是否異常，設(shè)備通信是否正常，連接線路是否出現(xiàn)故障，具有較高的通用性與適配性。

2" " 檢測儀結(jié)構(gòu)及功能

2.1" " 檢測儀結(jié)構(gòu)

開關(guān)柜測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀由核心板、底板、顯示屏、觸控屏、串口模組、網(wǎng)口模組、電源模組組成，如圖3所示。

2.2" " 檢測儀設(shè)計界面與功能介紹

檢測儀軟件操作界面如圖4所示，含客戶端、站點IP、串口通信、站點設(shè)備、系統(tǒng)參數(shù)模塊，供檢測功能實現(xiàn)。

在客戶端模塊，檢測儀通過RJ45網(wǎng)口連接交換機(jī)，對指定IP地址設(shè)備連接，使用IEC 61850協(xié)議，點對點設(shè)定數(shù)據(jù)采集時間，讀取連接設(shè)備數(shù)據(jù)，并解析設(shè)備溫度數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備數(shù)據(jù)是否實時更新及設(shè)備狀態(tài)，如圖5所示。

在站點IP模塊，管理裝置內(nèi)部站點信息，方便運(yùn)維人員查看，可通過“增加” “刪除” “編輯”，實時更新各個站點信息；“導(dǎo)入”可通過U盤方式將Excel文件記錄的站點信息直接導(dǎo)進(jìn)裝置，方便管理和客戶端調(diào)用，如圖6所示。

在串口通信模塊，使用裝置提供的RS485接口與現(xiàn)場485總線連接，根據(jù)“站點” “設(shè)備地址”和“對應(yīng)廠家設(shè)備協(xié)議”，讀取溫度數(shù)據(jù)，并解析溫度數(shù)據(jù)，通過柱狀圖和表格形式直觀顯示設(shè)備數(shù)據(jù)的實時狀態(tài)。通過總線判斷連接設(shè)備是否存在通信異常，如圖7所示。

在站點設(shè)備界面，管理裝置內(nèi)部站點設(shè)備地址信息，方便運(yùn)維人員查看，可通過“增加” “刪除” “編輯”，實時更新各個站點設(shè)備地址信息；“導(dǎo)入”可通過U盤方式將Excel文件記錄的站點設(shè)備地址信息直接導(dǎo)進(jìn)裝置，可直觀查看站點設(shè)備數(shù)量、站點設(shè)備地址信息，可與后臺廠家一一對應(yīng)，也方便串口通信調(diào)用，如圖8所示。

3" " 檢測儀試驗

3.1" " 網(wǎng)絡(luò)接口通信測試

以110 kV某站為測試對象，該站在線測溫裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換器IP為192.168.17.99，子網(wǎng)掩碼IP為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)IP為192.168.17.1，將以太網(wǎng)線通過測控屏背后網(wǎng)口連接測溫檢測儀與110 kV該站測溫裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換器LAN口1，點擊系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)置IP與規(guī)約轉(zhuǎn)換器IP一致，為192.168.17.99，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)192.168.17.1，保存后返回主界面。選擇站點IP進(jìn)入IP輸入界面，輸入IP192.168.17.171，設(shè)置站名，保存后返回主界面，如圖9所示。

點擊客戶端，在IP處選擇192.168.17.171，點擊“連接”，如通信失敗則顯示連接異常，可以判斷故障點在規(guī)約轉(zhuǎn)換器，因防火墻安全訪問策略配置，該檢測儀無法在防火墻處讀取溫度數(shù)據(jù)。如正常通信則顯示設(shè)備溫度信息，如圖10所示。

3.2" " RS485串口測試

點擊站點輸入站名、設(shè)備地址，該站6面開關(guān)柜安裝對應(yīng)6臺設(shè)備，依次類推，輸入時中間用“；”隔開，保存后返回主界面，如圖11所示。

波特率通常為9 600 b/s，數(shù)據(jù)位默認(rèn)8位，無校驗位，停止位1，點擊“打開”按鈕，站點選擇剛保存的站點，地址可以選擇1～6對應(yīng)6臺開關(guān)柜（通常從高壓室入口由近及遠(yuǎn)排列）；協(xié)議目前有測溫裝置GXKJ前綴、西安西拓電氣新規(guī)約裝置（2020年版）XAXT前綴，西安西拓電氣舊規(guī)約裝置（2018年版）、深圳特發(fā)廠家規(guī)約裝置目前不支持，后續(xù)將嘗試開發(fā)完善。點擊“發(fā)送”，若通信正常則會顯示溫度柱狀圖，圖12為該站10 kV分段500開關(guān)測溫裝置溫度數(shù)據(jù)柱狀圖；若無顯示，則為數(shù)據(jù)未通，可以判斷故障在規(guī)約轉(zhuǎn)換器與開關(guān)柜采集器之間。

4" " 結(jié)束語

本文通過對所研制開關(guān)柜測溫數(shù)據(jù)檢測儀工作原理、結(jié)構(gòu)及功能的詳盡分析，介紹了檢測儀查找測溫裝置數(shù)據(jù)缺陷的功能，本裝置已試用于某站10 kV在線測溫裝置，效果良好。

在電網(wǎng)負(fù)荷不斷增長、數(shù)字化電網(wǎng)不斷建設(shè)以及10 kV開關(guān)柜測溫裝置普及的背景下[5]，本文研制了一種用于開關(guān)柜測溫數(shù)據(jù)的檢測儀，為在線測溫裝置數(shù)據(jù)的診斷及實時檢測提供了可靠保障，能實現(xiàn)測溫數(shù)據(jù)故障的預(yù)防和高效檢測，為保障開關(guān)柜設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行打下堅實基礎(chǔ)，實現(xiàn)堅強(qiáng)電網(wǎng)；同時，該檢測儀減少了運(yùn)行人員工作量，可為企業(yè)減員增效作出貢獻(xiàn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值。

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收稿日期：2024-06-17

作者簡介：黃晨忻（1999—），男，廣東湛江人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。

王嘯峰（1974—），男，廣東珠海人，高級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。