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目前我國電力系統(tǒng)正向著大電網(wǎng)、高可靠性、高自動化水平方向迅猛發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行自動化、智能化的監(jiān)控水平已成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵問題。高壓配電開關(guān)柜是配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，承擔(dān)著開斷和關(guān)合電力線路等重要作用，但在長期運(yùn)行過程中，開關(guān)的觸點(diǎn)、母線及出線連接等部位因氧化腐蝕或因緊固螺栓松動等原因至使接觸電阻增大，在高負(fù)荷運(yùn)行情況下，連接點(diǎn)發(fā)熱并形成惡性循環(huán)，且發(fā)熱點(diǎn)溫度無法監(jiān)測，最終導(dǎo)致連接部位溫度過高甚至燒毀，造成事故停電。
近年來，電力系統(tǒng)已發(fā)生多起因設(shè)備過熱而發(fā)生火災(zāi)和大面積停電事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我國每年發(fā)生的電力事故，有40％是由高壓電氣設(shè)備過熱所致；而在采用高壓開關(guān)柜和電力電纜的供電系統(tǒng)中，有70％以上的電纜運(yùn)行故障是因?yàn)檫B接部位接觸電阻變大、過負(fù)荷等引起接頭溫度過高所致。因此，對高壓開關(guān)柜連接點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及預(yù)警是非常必要的。
1 高壓開關(guān)柜傳統(tǒng)測溫方法分析
目前，對高壓開關(guān)柜進(jìn)行測溫的方法主要包括蠟片測溫法和熱紅外測溫法。
1．1 蠟片測溫法
石蠟片的顏色會隨溫度的變化而變化，因此，可利用石蠟片來測量高壓開關(guān)柜的溫度。具體方法是，將石蠟片粘貼于設(shè)備連接部位，根據(jù)其顏色來判斷被測溫度，這種方法由于原理簡單、成本低廉而獲得廣泛應(yīng)用。但其需要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來判斷溫度，因而準(zhǔn)確率和可靠性比較
低，另外也不能進(jìn)行定量測量和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。而且，對高壓開關(guān)觸點(diǎn)、電纜接頭等易發(fā)熱部位因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)幾乎看不見而無法測量。
1．2 熱紅外測溫技術(shù)
基于熱紅外的高壓開關(guān)柜測溫是利用紅外測溫槍、紅外成像儀及紫外成像儀等熱感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行非接觸式測溫。其優(yōu)點(diǎn)是測量范圍大，準(zhǔn)確度較高，可靠性較好，但是設(shè)備儀器昂貴，且需大量人力進(jìn)行定期巡測，無法實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
另外，由于高壓開關(guān)柜內(nèi)部件處于高電壓、強(qiáng)磁場及密閉的運(yùn)行環(huán)境中，測溫石蠟片、熱紅外測溫等常規(guī)的測溫方式已無法實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)部件溫度測量。目前，基于無線溫度傳感技術(shù)的高壓供電設(shè)備溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測是克服上述問題的一個(gè)比較理想的解決方案。
2 高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)的工作原理http://www.sdzhengrui.com
基于無線測溫技術(shù)的高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)首先通過無線溫度傳感器感測設(shè)備表面溫度，然后通過電磁波將溫度信號傳輸至無線溫度監(jiān)測儀，再通過網(wǎng)絡(luò)將無線溫度監(jiān)測儀連接至中心監(jiān)測計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線測溫。
2．1 現(xiàn)場測量單元
現(xiàn)場測量單元主要由無線溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無線收發(fā)電路和供電電路組成，如圖2所示。無線式溫度傳感器用于測量帶電物體表面的溫度，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的裸露觸點(diǎn)和母線連接處的運(yùn)行溫度。現(xiàn)場測量單元通過2．4G無線網(wǎng)絡(luò)將溫度信號發(fā)送到無線式溫度監(jiān)測。
2．2 現(xiàn)場監(jiān)控單元
現(xiàn)場監(jiān)控單元主要由無線溫度監(jiān)測儀來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)無線溫度監(jiān)測儀相當(dāng)于一個(gè)無線接入點(diǎn)，可同時(shí)接入6只無線溫度傳感器。無線溫度監(jiān)測儀一般安裝在高壓開關(guān)柜柜體外，具有現(xiàn)場查詢、參數(shù)設(shè)置和報(bào)警等功能。無線溫度監(jiān)測儀采用LCD顯示器顯示現(xiàn)場監(jiān)測溫度，并通過隔離RS-485工業(yè)總線接口與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相連，將溫度數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)測終端。
2．3 遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)控終端
遠(yuǎn)程監(jiān)測終端安裝在變電站控制室內(nèi)，接收現(xiàn)場監(jiān)控單元上傳的數(shù)據(jù)，并按電力系統(tǒng)通訊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約(如電力系統(tǒng)101規(guī)約協(xié)議)將數(shù)據(jù)傳送至變電站綜合自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)在不組網(wǎng)的情況下，測量單元和現(xiàn)場監(jiān)控單元可以脫離遠(yuǎn)程控制終端運(yùn)行，構(gòu)成獨(dú)立的測溫裝置，對高壓開關(guān)柜觸頭溫度進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測；在組網(wǎng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)柜溫度現(xiàn)場及遠(yuǎn)程兩級監(jiān)測。
安裝在監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)上的高壓設(shè)備溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測管理分析軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄和對比分析、預(yù)警及報(bào)警、運(yùn)行狀態(tài)全程記錄以及報(bào)表打印等功能�？梢杂行У貛椭\(yùn)行人員監(jiān)測和分析對比高壓設(shè)備監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化情況，及時(shí)預(yù)測出故障發(fā)生的部位，從而保證高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。
3 現(xiàn)場應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例
這里，以某110kV變電站10kV配電室高壓開關(guān)柜監(jiān)測為例，來說明無線測溫技術(shù)在高壓設(shè)備監(jiān)控中的應(yīng)用。如圖3所示，將無線溫度傳感器安裝在與高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備連接的部位(易發(fā)熱點(diǎn)，如出線間隔與母線連接處、電纜頭連接處等)。溫度檢測儀安裝在柜體外部，每六個(gè)溫度傳感器共用一個(gè)溫度監(jiān)測儀，構(gòu)成一個(gè)簡單的現(xiàn)場無線測溫網(wǎng)絡(luò)，再通過隔離RS-485工業(yè)總線接口與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相連，組成一個(gè)高壓設(shè)備遠(yuǎn)程無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對該變電站開關(guān)柜設(shè)備溫度的在線監(jiān)測。
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