摘要：本文結合電網(wǎng)系統(tǒng)中封閉式 10kV 壓開關柜的工程應用需求，提出新型無源無線溫度傳感方法和開關柜無線測溫智能監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測技術，末尾結合變電站的掛網(wǎng)測試算例說明監(jiān)控系統(tǒng)的安裝工藝和應用效果。該系統(tǒng)的應用可有效提電網(wǎng)運行部門的設備巡檢自動化水平，加強電網(wǎng)設備的安*全管控，同時具有廣泛的工程應用前景。

關鍵詞:無線測溫；在線監(jiān)測；開關柜；傳感器技術

一、引言

如今，對變電站設備關鍵部位的溫度監(jiān)測無法實現(xiàn)全自動化監(jiān)控，部分溫度監(jiān)測裝置十分落后，部分溫度監(jiān)測裝置是定制完成的，用途相對狹窄。另外，當前并沒有對測溫裝置制定統(tǒng)一的規(guī)范，通用性不強，要實現(xiàn)電器元件的替換難度較。因此，為了實現(xiàn)溫度在線監(jiān)測，就需要結合公司現(xiàn)有的電站設備，對變電站關鍵部位溫度監(jiān)測需求進行分析，研制出滿足變電站全自動化溫度監(jiān)測的系統(tǒng)。

二、封閉壓開關柜在線測溫技術分析

變電站設備溫度監(jiān)測是指通過監(jiān)測設備對變電站關鍵部件的溫度進行實時監(jiān)測，以了解設備的溫度變化情況，并做好實時預警工作，以減少壓開關柜運行事故的發(fā)生。因此，實時在線測溫具有以下兩種功能：一是實時監(jiān)測溫度，了解設備運行狀態(tài)，并做好應急處理，減少事故發(fā)生；二是實現(xiàn)無人化的 24 小時實時監(jiān)控，減少人力消耗，降低運行成本。壓開關柜在測溫技術上具有一定的先進性，運行安*全可靠。裝置需要在開關柜內長期穩(wěn)定運行，對于系統(tǒng)和裝置都需要達到兼容性和經濟性的要求，方便系統(tǒng)后期的拓展。以上幾方面的要求需要對測溫環(huán)境進行分析，對測溫方法及時進行對比分析，找到適合現(xiàn)場環(huán)境的測溫方法。

表 1 各種不同測溫方式比較表

表1可以看出，采用無源無線測溫技術，使 10kV 配網(wǎng)設備接點溫度能夠得到實時在線的監(jiān)測。采用無線傳感器能夠實現(xiàn)低壓電子元器件的物理絕緣，有效避免電子元器件之間的光波產生。另外，無線傳感器的安裝十分便捷，無需通信電線，后期維護簡單。無源無線測溫方式彌補了其他傳感方式的缺陷，是電力系統(tǒng)溫度傳感技術上一個新的突破，具有很強的技術創(chuàng)新性。

所以，本系統(tǒng)擬定采用無源無線的聲表面波溫度傳感器，減少線路改裝，提升安裝和維護效率。

三、10kV 開關柜無源無線測溫系統(tǒng)框架分析

本系統(tǒng)擬定采用多變電站解決應用，壓設備無源無線溫度實時監(jiān)測和預警系統(tǒng)主要由采集設備和軟件系統(tǒng)組成，系統(tǒng)采用樹狀網(wǎng)絡架構。各級變電站的壓室為一層，在壓室中的每個封閉式開關柜內安裝無源無線溫度傳感采集設備，主要包含 6 個無源無線溫度傳感器（感溫裝置）和 1個無線測溫終端機（終端設備）。其中 6 個傳感器分別安裝在易發(fā)熱的接觸點位置，如出線接頭、梅花觸頭、進線接頭等，終端機安裝在開關柜內的低壓室內。變電站為二層，在每個變電站設置 1 個無線測溫前置機，收集來自各采集終端機設備的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)打包通過 IP 網(wǎng)絡發(fā)送至巡檢中*心。巡檢中*心為三層，每個巡檢中*心需配置 1 臺監(jiān)控服務器，用來顯示并處理各變電站內壓設備的溫度數(shù)據(jù)。如有需要，各巡檢中*心還可將溫度信號發(fā)送至電力公司的主站服務器。系統(tǒng)的主站服務為四層，可以為后臺服務人員提供準確的溫度信息，方便及時作出安排處理。

鎧裝開關柜電氣設備無源無線測溫系統(tǒng)主要實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測，能夠實現(xiàn)預警和報警雙重設置，防范于未然，操作簡單合理，數(shù)據(jù)顯示豐富，其以下功能主要通過三

和四層來實現(xiàn)：

（1）可以監(jiān)測壓開關柜的溫度變化，及時作出缺陷判斷。

（2）可以保存電氣設備的歷史溫度值，方便后期對比和判斷。

（3）可以進行溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析并繪制圖表，方便查看。

（4）可以對溫度值進行溫預警，防范監(jiān)測。

四、無源無線溫度監(jiān)測的應用

1 、總體工程應用思路

本文設計的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)將直接采用溫度傳感器去采集關鍵設備上的溫度，并通過無線網(wǎng)絡傳遞給系統(tǒng)的核心部件。將這些核心部件的溫度收集完成后，系統(tǒng)設定算法對溫度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并按照各個零部件預設的溫度設置實時報警等功能。系統(tǒng)將分析得出的相關結論傳遞給設備運維部門，設備運維部門將根據(jù)系統(tǒng)傳遞的結果進行綜合分析，并且制定設備運維管理措施，減少設備故障次數(shù)和時間，提配電運行效率。。

2 、前期工程安裝

變電站總共有 8 個開關柜，本次設計的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括兩部分，一部分為傳感器，每個開關柜設有 12 個溫控監(jiān)測點，合計 96 個溫度傳感器。另一部分為數(shù)據(jù)組網(wǎng)，溫度監(jiān)測裝置 16 臺、監(jiān)測主機 2 臺。將前期施工流程劃分為 7 個步驟，如表 2 所示，從施工前的碰頭會開始，到前期準備工作、安裝、調試、測試、到竣工驗收，都有較為明確的施工標準，以確保無源無線溫度檢測系統(tǒng)安裝完成。

表 2 施工流程

五、效益分析

（1）無源無線測溫系統(tǒng)的投入使用，可以對開關柜的溫度進行 7*24h 不間斷的實時監(jiān)測，及時發(fā)送準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，防止因為電氣設備溫度過而造成電網(wǎng)故障。另外，該系統(tǒng)提供實時報警功能，可以實現(xiàn)防范于未然，避免不可預估的損失產生。

（2）無源無線測溫系統(tǒng)的使用將之前的“被動檢修"改變成為“主動檢修"?？梢詾闋顟B(tài)檢修提供事前的數(shù)據(jù)準備，不斷提電網(wǎng)的安*全運行水平和供電可靠性。當前供電公司已經對部分變電站的開關柜進行溫度在線監(jiān)測，實現(xiàn)對“狀態(tài)檢修"提供科學的數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。通過該系統(tǒng)的投入使用也可以提巡檢效率，減少運維人員工作量，提升供電運行效率。

（3）本系統(tǒng)投入運行后，就可以不用安排檢修人員進行定期現(xiàn)場維護，并且能夠實時了解設備運行溫度，發(fā)現(xiàn)溫度變化即刻預警，可以減少設備運行故障發(fā)生次數(shù)和時間，提供電質量，為電力企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益，也能夠保證用電企業(yè)的正常運轉。假設本系統(tǒng)投入使用后，每年減少 1 次停電檢修，檢修時間為 8h，出線間隔平均 300A 負荷電流（約 5MW），則本項目 8 個間隔，每年可以多供電8*5MW*8h=320MWh，以每 kWh 電量價值 0.6 元計算，則可為企業(yè)多創(chuàng)造效益約 19.2 萬元，剛才計算的僅僅是本系統(tǒng)帶來的經濟效益。在實際生活生產過程中，本系統(tǒng)還能夠減少停電次數(shù)，提供電質量，為供電企業(yè)贏得較好的口碑和效益。

六、安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

1、概述

電氣接點在線測溫裝置適用于低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)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(fā)熱成為安*全隱患，提設備安*全保障，及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS 485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通訊，系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安*全性、可靠性和開放性都得到了較大地提。該系統(tǒng)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(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

2、應用場所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中*心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。

3、系統(tǒng)結構

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

4、系統(tǒng)功能

測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內所有開關設備運行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

.       溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

.       溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

.       運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

.       實時告警：系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)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。

.       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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

5、系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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)關以及站控層的測溫系統(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

七、結語

本文結合公司目前的電氣設備狀況，并且從開關柜測溫的傳感器技術、供能技術、通信技術等幾個角度進行分析，確定采用無源無線在線監(jiān)測系統(tǒng)。本文主要從研究開關柜的內部結構進行分析，對測溫方式進行對比分析，制定符合壓開關柜的測溫方式并進行現(xiàn)場安裝測試，實施效果良好。本文就目前的推廣度進行了分析，認為通過系統(tǒng)的安*全運行可以帶來一定的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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［3］ 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022年05版

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1.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺、遠程預付費管控云平臺、宿舍預付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺；

2.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達保護與監(jiān)控系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)；無線測溫系統(tǒng)；

3.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

4.       電力監(jiān)控與保護：弧光保護裝置、電能質量在線監(jiān)測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

5.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡電力儀表、諧波表、電能質量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導軌式電能表、面板表嵌入式電表、預付費表、多用戶計量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉換器、智能照明控制裝置；

6.       電能質量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發(fā)生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關、功率因數(shù)補償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

7.       電氣安全：電氣火災監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機構絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護器；

8.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

9.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

10.       智能網(wǎng)關：通信管理機、無線通信終端（無線通訊轉換器）、數(shù)據(jù)轉換模塊、串口服務器；

11.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；

12.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；