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10kV高压开关柜无线测温系统设计与实现

文章更新时间:2023-05-22 点击量:144

摘要:本文提出了一种小型车辆开关柜的无线温度测量系统,包括小型车辆触点套管上的温度传感器、小型车辆触点周围的电流传感器、温度传感器和电流传感器分别连接数据接收处理器、小型车辆开关柜上的数据接收处理器;数据接收处理器连接通信模块、远程报警单元、远程报警单元电连接终端设备。无线温度测量系统结构简单,可远程及时监控小型车辆触点的工作,通过显示设置及时显示小型车辆开关柜上的温度电流信息,便于操作和维护人员检查,及时了解小型车辆开关柜内的工作情况,确保小型车辆触点的安全运行。


关键词:高压汽车开关柜;无线测温系统;电磁干扰

引言

在高压开关柜的使用过程中,母线连接点、柜内接触点和动静触头电路产生的热量过大,容易发生火灾事故和停电事故。因此,做好高压开关柜内的温度监测工作非常重要。由于高压设备中存在裸电压,传统的温度监测方法无法解决高压绝缘问题,无线温度监测系统采用无线波传输信息,无需接线和使用高压设备,无需采取相应的绝缘措施,可解决高压设备温度监测问题,分析讨论了高压汽车开关柜无线温度测量系统的设计和实现。

一无线温度测量系统设计的重要性

10kV高压柜是电力系统不可huo少的一部分,其安全运行是用户负荷的重要保证。高压柜的特点是负荷电流大,容易加热,需要定期测温。从结构形式来看,10kV高压柜分为旋转刀闸式和小型车型。由于触点wan全密封,小型车型高压柜无法观察柜外的温度测量,检查人员只能间接计算柜内是否加热。温度传导损耗导致精度低,无法观察细微变化,不能满足安全运行的要求。

二高压开关柜无线测温系统设计原理

1系统的主要组成部分

无线温度测量系统主要由无线温度传感器、无线温度监测仪、监测中心上位机、通信环节组成,其中无线温度传感器主要安装在开关柜面板上,收集各子无线温度传感器数据,处理和存储,无线温度监测仪采用RS485总线和监测中心上位机通信,形成分布式监测系统。

2无线温度传感器

无线温度传感器主要用于测量带电物体的表面温度,如监测高压开关柜中的母线接头和暴露触电的运行温度。无线温度传感器主要包括测量电路、温度传感器、无线调制接口、逻辑控制电路和供电电路,通过无线网络将温度信号传输到无线温度监测仪。无线温度传感器体积小,适用于测量开关柜内的温度热接头,可测量开关柜内电缆接头、触点和母线接头的运行温度。

3无线温度监测仪

无线温度监测仪主要用于温度传感器的数据收集、存储、处理、报警信号输出等,其中监控中心的PC机和RS485进行通信。LCD人机交互主要用于显示当前无线传感器的无线温度监测信息和温度数据信息,现场用户可以通过执行输入操作和输出操作来控制。例如,无线传感器查询和设置,无线温度监测仪可用于运行日志的查询和配置。

4抗电磁干扰

在设计中,无线传感器布置在接近开关触点和接头表面的触摸臂上。一旦大电流从触摸臂和母排流过,就会产生相对较大的电磁场,从而影响传感器的正常运行。为了保证无线传感器的正常运行,需要采取一定的屏蔽措施。在系统设计中,除了连接天线外,还需要在屏蔽盒中布置电路,以减少运行过程中电磁辐射的影响。温度传感器布置在导热片上,并在其他屏蔽盒中填充剩余的空间。为了保证其良好的绝缘性,传感器需要用热锁管包裹。

图1.jpg

图1 小型车型开关柜无线测温系统结构

图1是小型开关柜无线温度测量系统的结构,包括温度传感器2和端子箱模块3电流传感器4,温度传感器2和电流传感器4分别连接数据接收处理器5,数据接收处理器5电连接小型开关柜6显示7;数据接收处理器5连接通信模块8,通信模块8连接远程报警单元9;远程报警单元9电连接终端设备。其中,数据接收处理器5包括相互电连接的数据接收单元10和数据处理单元11。此外,数据接收单元10包括温度数据接收单元和电流数据接收单元,温度数据接收单元和电流数据接收单元分别与数据处理单元11连接。其中,数据处理单元11与通信模块8连接。此外,温度传感器2为绑定温度传感器,绑定温度传感器设置在汽车动触头套管1上。其中,温度传感器2为绝缘温度传感器。

三高压小车开关柜无线测温系统的实际应用

在该技术方案中,温度传感器的设置可以测量汽车触点的温度,通过电流传感器的设置可以测量流经汽车触点的电流;温度数据和电流数据可以通过数据接收处理器的设置接收,判断当前温度数据与电流数据的对应关系,确保测量的准确性,避免通信模块连接的远程报警单元的误报;同时,汽车开关柜上设有显示屏,可实时显示电流和温度数据,方便运维人员查看显示屏,及时了解汽车开关柜内汽车触点的加热和电流,确保汽车开关柜的安全运行;同时,远程报警单元与终端设备相连,终端设备可以是手机或其他设备,方便运维人员通过终端设备及时掌握汽车开关柜的工作条件。

数据接收处理器包括相互连接的数据接收单元和数据处理单元。在技术方案中,数据接收单元可以接收温度传感器和电流传感器测量的数据;数据处理单元可以判断电流和相应的电流温度是否在正常范围内。如果电流在一定值,温度超过设定阈值,数据处理单元将判断指令和接收的电流和温度数据发送到通信模块。

数据接收单元包括温度数据接收单元和电流数据接收单元,两者都与数据处理单元相连。在技术方案中,数据处理单元可以处理电流数据接收单元接收的电流数据和温度数据接收单元接收的温度数据,并将处理后的指令、电流数据和温度数据传输到通信模块。

数据处理单元与通信模块相连。在该技术方案中,通信模块可以将数据处理单元处理后的指令、电流数据和温度数据发送到远程报警单元。温度传感器为绑扎式温度传感器,绑扎式温度传感器设置在汽车动触头套管上。绑扎式温度传感器可根据汽车触头套管的直径进行调节,便于在不同规格的汽车触头上安装温度传感器。温度传感器采用绝缘温度传感器。这种设置可以使温度传感器尽可能靠近汽车触头,获得更真实的温度值,防止流经汽车触头的电流对温度传感器的影响,保证温度测量的准确性。

四应用场景

电气接触在线温度测量装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器接头、闸门开关、高压电缆中间头、干变压器、低压大电流等设备的温度监测,防止氧化、松动、灰尘等因素导致接触电阻过大,提高设备安全,及时、持续、准确地反映设备运行状态,降低设备事故率。

场景.jpg

五系统硬件配置

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。

六结语

综上所述,该无线测温系统是一种用于小车式开关柜无线测温系统,通过电流传感器及温度传感器的设置,反映出电流与温度的关系,保证了测量小车触头的温度数据及通过小车触头中的电流数据的准确性,通过数据接收处理器的设置可以判断在电流值一定的情况下,温度数据超出设定的阈值后,数据接收处理器将指令、温度数据及电流数据发送至通信模块,通信模块将接收的数据发送至远程报警单元,便于后台远程及时监控小车触头的工作情况,通过显示屏的设置可以在小车式开关柜上及时显示温度电流信息,便于运维人员查看,及时了解小车式开关柜内小车动触头的工作情况,保证了小车动触头的安全运行。



【参考文献】

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[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版。