浅谈10kV高压开关柜电气设备在线测温系统的应用

摘要：结合电网系统中封闭式10kV高压开关柜的工程应用需求，提出了新型无源无线温度传感方法和智能开关柜温度测量监测系统的监测技术，最后结合变电站的网络测试实例说明了监测系统的安装过程和应用效果。该系统的应用可以有效提高电网运行部门的设备检查自动化水平，加强电网设备的安全控制，具有广阔的工程应用前景。

关键词：无线测温；在线监控；开关柜；传感器技术；

一引言

如今，变电站设备关键部位的温度监测无法实现全自动监测，部分温度监测装置非常落后，部分温度监测装置定制，用途相对狭窄。此外，目前还没有制定统一的温度测量装置规范，通用性不强，更换电气元件难度较大。因此，为了实现在线温度监测，需要结合公司现有的电站设备，分析变电站关键部位的温度监测需求，开发出满足变电站自动温度监测的系统。

二封闭式高压开关柜在线测温技术分析

变电站设备温度监测是指通过监测设备实时监测变电站关键部件的温度，了解设备的温度变化，做好实时预警工作，减少高压开关柜运行事故的发生。因此，实时在线温度测量具有以下两个功能：一是实时监测温度，了解设备运行状态，做好应急处理，减少事故发生；二是实现24小时无人实时监控，降低人工消耗，降低运行成本。高压开关柜在温度测量技术上具有一定的先进性，运行安全可靠。该装置需要在开关柜内长期稳定运行，系统和设备需要满足兼容性和经济性的要求，方便系统的后期扩展。以上要求需要分析温度测量环境，及时比较分析温度测量方法，找到适合现场环境的温度测量方法。

表1各种不同的测温方法比较表

从表1可以看出，采用无源无线温度测量技术可以实时在线监测10kV配网设备的接触温度。无线传感器可实现高低压电子元件的物理绝缘，有效避免电子元件之间的光波。此外，无线传感器的安装非常方便，无需通信电线，后期维护简单。无源无线温度测量弥补了其他传感器方法的缺陷，是电力系统温度传感技术的新突破，具有很强的技术创新性。

因此，系统计划采用无源无线声表面波温度传感器，减少线路改造，提高安装维护效率。

三 10kV开关柜无源无线测温系统框架分析

该系统计划采用多变电站解决方案。高压设备无源无线温度实时监测预警系统主要由采集设备和软件系统组成，系统采用树形网络架构。各级变电站高压室为第一层，高压室各封闭开关柜安装无源无线温度传感采集设备，主要包括6台无源无线温度传感器（温度传感器）和1台无线温度测量终端（终端设备）。其中6个传感器安装在易发热的接触点，如出线接头、梅花接头、进线接头等，终端安装在开关柜的低压室内。变电站为第二层，每个变电站设置一台无线温度测量前置机，收集收集终端设备的数据，通过IP网络将数据打包发送到检查中心。检查中心为第三层，各检查中心配备监控服务器，显示和处理各变电站高压设备的温度数据。如有必要，检查中心还可将温度信号发送到电力公司的主站服务器。系统主站服务为第四层，可为后台服务人员提供准确的温度信息，方便及时安排处理。

装甲开关柜电气设备无源无线温度测量系统主要实现温度实时监测，可实现预警报警双重设置，预防，操作简单合理，数据显示丰富全面，以下功能主要通过第三个功能

与第四层实现:与第四层实现:

（1）能全天候监测高压开关柜的温度变化，及时做出缺陷判断。

（2）可保存电气设备的历史温度值，便于后期的比较和判断。

（3）可以对温度数据进行统计分析，并绘制图表，便于查看。

（4）可对温度值进行高温预警，防止监测。

四无源无线温度监测的应用

1工程应用思路

本文设计的无线温度监测系统将直接使用温度传感器收集关键设备上的温度，并通过无线网络传输到系统的核心部件。收集这些核心部件的温度后，系统设置算法对温度数据进行统计分析，并根据各部件预设的温度设置实时报警等功能。系统将分析的相关结论传递给设备运行维护部门，设备运行维护部门根据系统传输结果进行综合分析，制定设备运行维护管理措施，减少设备故障次数和时间，提高配电运行效率。。

2前期工程安装

变电站共有8个开关柜，设计的无线温度监测系统包括两部分，一部分为传感器，每个开关柜设有12个温度监测点，共96个温度传感器。另一部分为数据网络、16个温度监测装置和2个监测主机。早期施工过程分为7个步骤，如表2所示，从施工前会议开始，到准备工作、安装、调试、测试、竣工验收，施工标准相对明确，确保无源无线温度检测系统的安装。

表2施工流程

五效益分析

（1）无源无线温度测量系统投入使用，可连续实时监测开关柜温度7*24小时，及时发送准确的监测数据，防止电气设备温度过高造成电网故障。此外，该系统还提供了实时报警功能，可以防止萌芽状态，避免不可预测的损失。

（2）无源无线温度测量系统的使用将以前的“被动维护"改为“主动维护"。可提前为状态维护提供数据准备，不断提高电网的安全运行水平和供电可靠性。目前，供电公司对部分变电站的开关柜进行了在线温度监测，为“状态维护"提供了科学的数据支持和依据。该系统的投入使用还可以提高检查效率，减少运维人员的工作量，提高供电运行效率。

（3）系统投入运行后，无需安排维修人员进行定期现场维护，实时了解设备运行温度，发现温度变化即时预警，减少设备运行故障次数和时间，提高供电质量，为电力企业创造更多经济效益，确保电力企业的正常运行。假设系统投入使用后，每年停电维护1次，维护时间为8小时，平均300A负荷电流（约5MW），项目8个间隔，每年8*5MW*8h=320MWh，每kWh电价值0.6元，可为企业创造约19.2万元，只计算系统带来的经济效益。在实际生产过程中，系统还可以减少停电次数，提高供电质量，为供电企业赢得良好的声誉和效益。

六安科瑞温度在线监测系统解决方案

1概述

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。

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应用场所

适用于电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等电力设备的温度监测。

3系统结构

温度在线监测系统结构

4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

5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。

七结语

本文结合公司目前的电气设备状况，从传感器技术、能源供应技术、通信技术等角度进行分析，确定采用无源无线在线监控系统。本文主要从开关柜内部结构的研究、温度测量方法的比较分析、高压开关柜的温度测量方法和现场安装测试，实施效果良好。本文分析了当前的推广程度，认为通过系统的安全运行可以带来一定的经济和社会效益。

参考文献：

［1］ 冯亦佳,张治忠．10kV高压开关柜电气设备在线测温系统应用研究[J]．现代信息科技,2019,003(015):179-180182

［2］ 徐颖敏. 智能化变电站10kV高压开关柜在线测温技术研究[J]. 机电信息, 2013(9):2.

［3］ 安科瑞企业微电网设计与应用手册2022年05版