淺談無線測溫系統在智能化變電站10kV高壓開關柜的應用

摘要：隨著智能電網的建設，變電站也得到了廣泛地應用,為電力系統提供穩定、可靠運行創造條件。而在智能化高壓開關柜中對實時性和可靠性要求較高。基于此，首先介紹了智能化變電站基本功能，接著講述了智能化變電站系統運行基本要求，強調智能化變電站無線測溫技術的重要性，末尾講述了智能化變電站10kV高壓開關柜無線測溫實際應用。

關鍵詞:智能變電站；高壓開關柜；測溫

一、引言

前我國電力系統正向著大電網、高可靠性、高自動化水平方向迅猛發展，電網運行自動化、智能化的監控水平已成為我國電力系統發展的關鍵問題。高壓配電開關柜是配電系統中的重要設備，承擔著開斷和關合電力線路等重要作用，但在長期運行過程中，開關的觸點、母線及出線連接等部位因氧化腐蝕或因緊固螺栓松動等原因至使接觸電阻變大，在高負荷運行情況下，連接點發熱并形成惡性循環，且發熱點溫度無法監測，導致連接部位溫度過高甚至燒毀，造成事故停電。因此，對高壓開關柜連接點的溫度變化進行實時監測及預警是非常必要的。

二、智能化變電站簡介

1、智能化變電站主要特點

智能化變電站主要有以下特點：

（1）操作方便。

在運行環境下，當設備的某一參數發生了變化，其內部結構及工作狀態都會發生變化。例如溫度升高、電流變大等情況。同時也可以通過改變電路中元件的選型來調節系統參數，從而對整個電力網進行調控和管理，這樣所導致的反應速度比傳統變電站更快而且更加靈敏準確。

（2）靈活性強。

在設備運行時，當出現故障或發生突發狀況時智能化變電站就可以通過對內部故障進行分析和診斷，并及時采取有效的措施解決問題。

（3）自動化程度高。

在設備運行中如果有突發問題發生時，個系統都會被保護裝置自動斷開、切斷等操作以避免造成人員損傷或事故。同時也能夠實現遠程監控整個系統工作狀態及溫度變化過程等功能都是這樣所導致得反應速度更快準確度更高且更加靈敏性更強。

圖1　智能變電站結構示意圖

三、智能化變電站無線測溫的必要性

在變電站的運行過程中，開關柜和變壓器是一個重 要組成部分。隨著電網規模擴大，其結構也變得越來越 復雜。傳統的定、壓接觸器式測溫儀表由于體積大、精度低等缺陷一直未能得到很好解決。而智能化儀器設備具有較高測量速度以及較大范圍度地采集現場信息并進行處理與顯示功能。同時它還可以根據不同條件下對變 電站內運行狀態和參數變化做出快速響應，以滿足電力系統安全經濟可靠運行要求變電站的絕緣材料。在發展過程中，隨著技術進步以及市場需求，其性能也不斷提高。其中開關柜、變壓器和終端等設備是一個重要組成部分。為保證供電安全、穩定，有必要對開關柜、變壓器等重要部分進行測溫。

四、智能化變電站10kV高壓開關柜無線測溫應用

1、高壓開關柜在線測溫方法分析

（1）蠟片測溫法

石蠟片的顏色會隨溫度的變化而變化，因此，可利用石蠟片來測量高壓開關柜的溫度。具體方法是，將石蠟片粘貼于設備連接部位，根據其顏色來判斷被測溫度，這種方法由于原理簡單、成本低廉而獲得廣泛應用。但其需要憑個人經驗來判斷溫度，因而準確率和可靠性比較低，另外也不能進行定量測量和實時在線監測。而且，對高壓開關觸點、電纜接頭等易發熱部位因為在運行時幾乎看不見而無法測量。

（2）熱紅外測溫技術

基于熱紅外的高壓開關柜測溫是利用紅外測溫槍、紅外成像儀及紫外成像儀等熱感應設備進行非接觸式測溫。其優點是測量范圍大，準確度較高，可靠性較好，但是設備儀器昂貴，且需大量人力進行定期巡測，無法實現溫度的實時在線監測。

另外，由于高壓開關柜內部件處于高電壓、強磁場及密閉的運行環境中，測溫石蠟片、熱紅外測溫等常規的測溫方式已無法實現柜內部件溫度測量。目前，基于無線溫度傳感技術的高壓供電設備溫度實時監測是克服上述問題的一個比較理想的解決方案。

圖2　開關柜無線測溫

2、高壓柜內靜觸頭和高壓斷路器動觸頭測溫

在高壓電氣設備中，靜觸頭和斷路器的主要作用是實現分、合，閘。因此為了保證高壓用電設備可靠工作就對其進行測溫。

圖3　高壓斷路器動觸頭、母排無線溫度傳感器

五、安科瑞溫度在線監測系統解決方案

1、概述

電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、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，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸 電阻過大而發熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS 485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，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、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

2、應用場所

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

3、系統結構

溫度在線監測系統結構圖

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關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

1. 溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

1. 運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

1. 實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

1. 歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

5、系統硬件配置

溫度在線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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

六、結語

綜上所述，主要研究了變電站10kV高壓開關柜無線測溫的技術。通過對智能化變電站系統進行設計，分析了影響其溫度變化原因，闡述了無線測溫的重要性，并列舉了無線測溫技術在智能變電站中的實際應用。相信無線測溫技術在未來得到更廣泛應用。