【应用案例】无线测温系统在高压开关柜的设计与应用

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1高压开关柜内部触头

    对高压开关柜内部触头发热情况进行监控，随时掌握温度变化情况，使之在处于危险温度前对其进行及ft寸处理，从而避免发生安全事故。目前常用的检测方法主要有人T巡检、贴色片测温法、光纤测温法和红外测温法。

1）人T巡检法

   主要依靠T作人员手持红~'t-N温仪对高压开关柜内温度进行测量，但由于高压开关柜密闭结构，且由于柜内线路或元件的遮挡．使得红外测温仪无法准确测得柜内温度数据。

2）贴色片测温法

   依据色片颜色不同来判断柜内温度，该方法也无法准确反映柜内温度情况。

3）光纤测温法

   将光纤作为温度传感器，通过温度变化调制透过光纤的光强来确定温度，对于光源、发射和接收电路等设备要求较高。

4）红I-N温法

   通过被测目标的温度变化埘应红外辐射变化来确定其温度，这种测温方式准确度较低。

   基于此，本文提出一种基于单片机的高压开关柜无线测温系统，该系统具有测温准确、安装方便等特点。

2系统总体设计

 

2.1系统总体设计方案

   本文提的高压开关柜无线测温系统主要包括无线测温模块、集巾器、上位机服务器3部分，其中无线测温模块安装在高压开关柜内触头处，用于检测触头温度，并将检测到的温度信号以无线方式发给温度采集器，温度采集器通过有线网络，与上位机服务器相连接，将高压开关柜内触头温度实时传送到上位机服务器，上位机可以实现高压开关柜温度数据的显示、存储、报警以及历史数据的查询等功能，从而完成对高压开关柜内触电温度的检测和预警。

图1高压开关柜无线测温系统架构

   对于下位机温度采集模块，主要单片机控制模块，温度传感器模块，无线收发模块，供电模块组成，其结构如图2所示。其中，温度传感器选用美国DALLAS公司推出的智能化数字式温度传感器DS18B20。DS18B20具有成本低，测温范围广(．55～125°C)等特点，可以满足高压开关柜内的测温设计要求。单片机控制模块采取意法半导体公司推STM32F103RBT6，这款单片机是目前32位微处理器中功耗的芯片，有利于i贝0温装置的节能。无线收发模块采取CC2520芯片，用于将采集到的温度数据以无线的方式发给温度采集器。

 

2.2系统设计要求

    高压开关柜是电力系统的重要设备，长期作在强电磁噪声的环境下，对可靠性和稳定性要求都很高，因此，针对高压开关柜的特殊]：作环境，监控系统应满足以下要求：(1)能够长期稳定T作，无需经常更换电池；(2)可适应复杂的电磁噪音环境；(3)体积小，方便部署在触头位置；(4)系统要求较高的可靠性。

3.安科瑞温度在线监测系统解决方案

3.1概述

    电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。

   Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了较大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。

3.2应用场所

   适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中*、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。

3.3系统结构

温度在线监测系统结构图

3.4系统功能

   测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：

3.4.1温度显示

   显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

3.4.2温度曲线

查看每个测温点的温度趋势曲线。

3.4.3运行报表

查询及打印各测温点时间的温度数据。

3.4.4实时告警

系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

3.4.5历史事件查询

能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

3.5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，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。