浅谈变电站开关柜温度在线监测系统设计

摘要：变电站主要处理功耗、输送、配电等。最重要的是变电站开关柜，设备数量众多，每个开关管道都相互影响，相互作用。在日常工作和运行中，如果一个变电站开关柜停止运行或发生安全事故，将涉及整个变电站的输送和配电，造成重大事故。

关键字：变电站开关柜；设备无线测温系统；

引言

在变电站高压开关柜设备的长期运行过程中，由于老化、接触不良、松动，开关柜内的接触点、母排、电力电缆连接等部位在正常负荷下发热。如果这些部位的温度得不到有效的检测，可能会导致整个变电站瘫痪。如何设计一个实用的温度检测系统，快速准确地检测开关柜，是一个重要的研究课题。

1国内外研究现状及发展趋势

1.1红外线成像测温

红外成像测温最早出现在上个世纪的瑞典，由于其先天优势，一步步发展迅速。红外成像的原理简单来说就是任何物体本身都有温度，可以向外界发热，而向外发热的强度可以定性描述，可以用不同的颜色画出来，简单易见，直观发现。我们现在常见的红外成像仪就是按照这个原理制作的。用在开关柜上，就是根据柜内设备散发的热量强度，然后用专门的仪器画出来，这样就可以很直观的观察到热量的强度，不需要打开或关闭。

红外成像技术的技术特点是在监测电气设备时，可以检测到温度，而无需停止设备的运行。这个有点适合变电站，但是红外成像技术也有它不好的一面。红外技术的本质是发出不同的红外线。但是红外线的穿透力不是很强，尤其是遇到一些硬物或者厚铁片的时候，能力大大降低，红外线很大程度上依赖于外部环境，不同的环境也会导致温度信息传递的正确性。因此，综上所述，红外测量技术在变电站开关柜中的应用并不准确，无法做出准确的预测。

1.2光纤测温

近几十年来，光纤技术自出现以来发展迅速，不需要过多介绍光纤技术的优势。与电缆相比，它进步很大，体积小，附加保护措施也很小。而且由于没有电流干扰，整个过程都是以光的形式传播，抗电磁干扰能力很强，非常适合在变电站等强磁场场合使用。光纤温度测量比红外温度测量更常用于开关柜。目前开关柜使用的场合主要有两种:一种是用光纤作为温度传感器；一种是用光纤作为信号传输介质。由于光纤传输的各种优点，如果将光纤传输作为开关柜传感器与主站之间的传输媒介，使用半导体温度传感器作为测量柜内温度的探头，这种方法也有缺陷。首先，光纤传输成本高，适合远程传输。但是变电站开关柜和主站之间的距离太短，离监控中心只有几十公里。此外，半导体温度传感器探头的抗干扰能力太差，无法适应变电站恶劣的环境，这也是其次方法不能使用的原因之一。

1.3无线测温

一般分为有源和无源温度测量。有源无线温度测量的简单测量原理是将温度传感器(多为DS18B20)放在被检测部件上，收集部件的温度信息(为数字信号)，然后通过无线通信传输温度信号，其供电方式为电池供电。缺点是传感器探头和无线发射电路使用电池或小电流互感器供电，电池使用寿命短，更换困难，互感取电难以控制和安装。

2高压开关柜温度测量的特点

高压开关柜在线测温方式有du特的规定，与普通测温不同：

（1）温度设备高压绝缘问题突出

高压开关柜通过柜内测温装置和柜外温度接收装置输送测得的高压温度数据。同时，柜内外高低压侧会出现高压绝缘现象，必须采取有效的隔离措施，否则会出现绝缘故障。

（2）开关柜原有功能不受测温装置的影响。

开关柜由断路器和机柜组成，可操作设备为断路器，因此断路器等可操作设备的操作功能不受测温设备的影响。

（3）红外线测温等方法不能适应现场的开关柜结构。

开关柜由断路器和机柜组成，绝缘热缩封口是为了减少小物种进入机柜造成的短路和机柜内的潮湿污垢，针对机柜内的导电部位。

（4）电磁干扰严重的高压开关柜运行环境

机柜内的电压、电流和变电站不可避免地会产生巨大的电磁辐射，削弱测温系统的测温性能，降低测温数据的准确性。为了提高温度数据的准确性，应采取减小误差的方法和适当的验证措施。

3硬件设计3SAW测温系统

3.1采集温度数据

通常安装在被测部位的表面，如高压开关柜中的母线连接接头和裸露触点。无线温度采集器用于感应和输送温度信号，其结构包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路和无线收发电路。

温度采集器是测量柜内温度的最下层构件，采用saw检测温度信息，无线发射电路采用433MHz发射电磁波，站内开关柜内的SAW传感器传感器接收后转换成自己的能量，将测量到的触点温度调整到电磁波上，调制数据以无线方式传输到采集终端，实现被测点温度信息的实时采集，从而实现非接触温度测量。

3.2实现系统通信

通信管理装置是连接各部件的中间桥梁，输送开关柜内温度传感器检测的温度信息。最终的接收方是供电公司调度大厅的信息监控中心。通信系统是否安全快捷也是判断系统整体是否有效的原因之一。信息通信系统可以测量和控制不同类型的开关柜内的温度测量部件或测量单元，通信管理、数据采集和数据处理，通过专门为电网通信建造的内部专用网络，将测试结果和设备状态传输到站控中心和远处的监控和数据采集管理系统。

伴随着现代社会工业分布式控制体系的发展，RS-作为一种抗电噪声干扰能力较强的数字通信方式，485通信可以传输更远的距离。RS-485标准在变电站与调度中心控制室的传输距离上是合理的，具有传输速度快、抗干扰能力强等优点。通常用作相对经济、噪声抑制相当高、传输速度相对较高、传输距离远、共mo范围广的通信平台。

3.3软件设计SAW测温系统

基于SAW温度监测系统的软件设计部分，软件可以直接测试和监测温度系统的工作情况，模拟后可以直接在电脑上显示。该温度监测系统的系统前期是系统自检，看系统能否可靠运行，然后监测温度，主要分为两部分，一部分是温度检测，一是温度数据采集；信号传输；数据分析、处理和诊断。温度数据采集是安装在开关柜内高压设备关键温度测量点的声表波传感器采集的第一手温度数据，然后通过无线方式计算检测到的温度数据。

4安科瑞无线测温系统

4.1系统结构

Acrel-通过RS485总线或以太网与间隔层的设备，2000T无线测温监控系统直接通信，系统设计遵循国际标准Modbus。-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、报表和用户管理功能，可监控无线测温系统的设备运行状态，实现快速报警响应，防止严重故障。

温度在线监测系统结构图

4.2系统功能

在值班监控室安装了测温系统主机Acrel-2000T，可对系统内所有开关设备的运行温度状态进行远程监控。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

4.3系统硬件配置

5结语

变电站开关柜是保证输送电压的关键。俗话说“工人要想把工作做好，首先要把工具磨快"。材料的发展水平是设备的关键。目前，新型敏感材料的研究方向包括膜材料和复合压电材料的研究。因此，为了提高传感器在实际测量中的精度和敏感性，有必要提高生产工艺。

参考文献：

[1]孙磊.贾振威.变电站开关柜内设备无线测温系统研究

[2]廖雪松.高压开关柜在线温度监测系统的研究「D].南昌大学，2007.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．

[4]安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10