浅谈高中压配电盘无线测温的应用及产品选型

摘要：本文介绍了高中压配电板无线温度测量和局部放电测量系统，利用中海油秦皇岛32-6油田海上平台35kV配电板和10.5kV配电板，通过母线无线温度测量和局部放电监测功能，实现配电板母线温度和局部放电状态实时监测，技术可取代人工带电母线温度和局部放电实时监测，大大降低人员频繁检测的劳动强度和电气安全风险。

关键词:海上油田、母排温度、局部放电、无线监测

引言

 海上油田电力系统是海上石油平台的动力命脉和开发生产的基础。在整个供配电系统中，配电盘是重要环节之一。由于配电盘一般为封闭系统，散热条件差，电气设备长期满负荷甚至超负荷运行，导致热量过大，热积累加剧，造成设备绝缘部件短路、火灾等重大安全生产事故。此外，高、中压设备绝缘差、安装缺陷、安全距离等原因会导致局部放电。随着局部放电的发展，如果不及时发现，很可能会损坏盘柜。与陆地电力系统相比，由于空间限制，配电系统无法根据陆地电网配电架构配置足够的备用设备，特别是35KV及以下中低压系统，无法实现定期停电检查和维护，因此实施在线实时监测和状态分析尤为重要。同时，通过实时监控数据分析，可以为配电系统的计划维护提供必要的数据指导，使停电维护更有针对性，减少不必要的停产对海上油田的稳定生产尤为重要。

一系统组成与原理简介

 配电盘安装的无线温度测量和局部放电监测装置主要分为控制箱、无线温度测量传感器和局部放电监测传感器三部分。以本次安装的中海油海上平台为例，在4面35kV、25面10.5kV配电盘母排和电缆进出线铜排上设置3个无源无线温度测量传感器，通过不锈钢带和螺纹胶固定，防止松动脱落造成短路风险；每面35kV和10.5kV配电盘配备有源无线局部放电传感器，局部放电传感器配备柜侧壁板，由柜内AC220转DC12V电源模块供电。控制箱配有温度无线接收模块，接收每个柜内温度传感器传输的数据。控制箱配有PLC模块。PLC通过寻找每个模块的位置来读取每个柜的母排温度，并通过显示器显示。控制箱配备无线数传电台接收局部放电传感器数据，然后通过SIS413将RS232协议转换为RS485协议，控制箱PLC处理局部放电传感器位置读取数据，显示显示器上显示局部放电相关数据、报警等数据。如下图1所述：

图1线温度、局部放电测量系统示意图

1无线测温

 无线温度传感器主要是指放置在每个温度测量点的无线信号发送、接收装置和无线温度测量装置。本应用的无线温度测量技术选择阿米特AT-Ⅱ-C5型无线温度传感器。每个无线传感器都有一个ID号，将号码存储在计算机数据库中，测量温度范围设置为-50℃~125℃。系统温度传感器地址按16进制编码，无线温度测量收发器通过读取ID确定当前传感器采集温度值。传感器结构和安装方法如图2所示。

图2温度传感器

（1-温度传感器主体；2-合金底座与温度探头连接；3-锁定用于固定合金片；4-取电合金片用于感应取电；5-配件用于支撑合金片；6-合金片安装孔用于安装合金片）

图3测温传感器安装位置(红圈所示)

图4温度接收单元及接线端口

 在实际使用过程中，温度测量通信终端主要负责接收无线温度传感器传输的温度数据，并将数据上传到远程管理计算机工作站。为了提高终端的响应速度，一个终端通常管理100多个温度测量探头。温度在线监测工作站主要是指配备管理终端的计算机。计算机通过RS485串口或互联网与温度测量通信终端连接，实时监测和比较各监测点的运行温度数据，分析监测点的温度变化曲线。一旦发现温度过热和急剧上升，立即报警。

2局放监测

 当绝缘材料发生局部放电时，放电效应会不断侵蚀周围材料，最终导致整个绝缘系统的故障，从而威胁到电网系统的安全运行。因此，了解局部放电的原理和类型，采用适当的检测方法进行检测，做好预防工作，避免发生严重事故。

 局部放电监测主要通过临时地电压监测和超声法监测进行综合判断。

（1）临态电压监测原理:

 当局部放电活动出现在高压配电盘中时，会在无线电频率范围内产生电磁波，可通过金属外壳上的开口从配电盘泄漏到外表面。这些开口可以是外壳或密封垫圈或其他绝缘部件周围的间隙。

 当电磁波传播到配电盘外时，它会在接地的金属外壳上对地面产生临时电压。临时电压(TEV)在几毫伏到几伏的范围内，存在的时间很短，只有几纳秒的上升时间。当配电盘工作时，可以将探头放在配电盘表面，以这种非侵入性的方式检测局部放电活动。

（2）超声法监测原理：

 当介质发生局部放电时，其瞬时释放的能量会导致分子之间的剧烈碰撞，并在宏观上形成压力，产生超声波脉冲。此时，局部放电源就像一个声源，向外发出超声波。由于放电持续时间短，发出的声源频谱非常宽，可达数百千赫兹。此外，由于超声波波长短，方向性强，能量集中，可从配电盘间隙检测到有效的超声信号，诊断局部放电。利用上述两个基本原理制成的监测传感器可以有效地实现对局部放电的实时监测。

图5无线数传电台

 如图5所示，无线数传电台的主要功能是接收无线局部放电传感器的数据，通过SIS413协议转换器将RS232转换为RS485，然后将数据传输到PLC进行处理。以下是每个端口的说明：

1-SMA天线接口，外螺内孔

2-模式选择拨码开关开关

3-DC电源接口(5.5*2.1)，连接DC8~28V电源，(3和6同时只连接一个)

4-RS232接口(RS232和RS485只能同时使用一个)

5-RS485接口(RS232和RS485只能同时使用一个)

6-DC电源接口，连接DC8~28V电源(3和6同时只能连接一个)

7-电源指示灯

8-串口发送指示灯

9-串口接收指示灯

 如图6所示，控制箱的主要功能是数据处理、数据转发、报警显示、数据显示等。控制箱配有PLC、无线温度测量收发器、无线数字传输电台等关键设备，PLC通过无线温度收发器和无线数字传输电台找到现场无线温度和局部放电传感器固定的16进制地址，然后PLC处理数据。显示器主要显示PLC处理的结果。

图6母排无线测温，配电盘局部放电监测控制箱

二系统优点

1数据准确、即时传输，能识别参数变化趋势

无线温度测量传感器直接包裹在母排上，确保母排温度采集数据更真实、更准确；局部放电监测通过临时地电压监测和超声监测综合判断，局部放电探头放置在柜内，比以前的局部放电仪外部测量更准确。

2安全高效的智能采集取代了人工测量和检查

通过配电盘无线温度测量和局部放电监测系统的应用，不仅实现了温度和局部放电的实时监测，而且大大节省了人力，大大方便了现场工作。此外，通过无线局实时监控，避免了人员开盖检测造成的触电风险。

3无线传输保证了高中压配电盘的完整性和安全性

三安科瑞温度在线监测系统解决方案

1概述

 Acrel-2000T无线测温监测系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接通信，系统设计遵循国际标准-RTU、Modbus-TCP等传输规则大大提高了安全性、可靠性和开放性。该系统具有遥信、遥控、遥控、遥控、遥控、事件报警、曲线、棒图、报告和用户管理功能，可监控无线温度测量系统的设备运行状态，实现快速报警响应，防止严重故障。

2系统结构

温度在线监测系统结构图

3系统功能

 温度测量系统主机Acrel-2000T安装在值班监控室，可以远程监控系统中所有开关设备的运行温度状态。该系统具有以下主要功能：

 温度显示；温度曲线；操作报告；实时报警；历史事件查询。

4系统硬件配置

 温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元、通信层的边缘计算网关和站控层的温度测量系统主机组成，实现变配电系统关键电气部件的温度在线监测。

四结语

 作为主动监测电气设备局部放电和温度检测系统，母排无线温度测量和配电盘局部放电监测系统具有较强的抗干扰能力，监测数据准确，可提供多种报警方式。母排无线温度测量和配电盘局部放电监测系统的you点是可以实时监测配电盘的母排温度和内部局部放电情况，真正反映设备的运行状态。当出现异常情况时，现场人员可及时干预设备，大大降低经济损失和事故概率，确保电气设备的顺利运行，具有较大的经济和社会效益，帮助我国海上油田油气的发展和生产。

参考文献

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[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2022年05版.