【應用案例】無線測溫系統在高壓開關柜的設計與應用

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1高壓開關柜內部觸頭

    對高壓開關柜內部觸頭發熱情況進行監控，隨時掌握溫度變化情況，使之在處于危險溫度前對其進行及ft寸處理，從而避免發生安全事故。目前常用的檢測方法主要有人T巡檢、貼色片測溫法、光纖測溫法和紅外測溫法。

1）人T巡檢法

   主要依靠T作人員手持紅~'t-N溫儀對高壓開關柜內溫度進行測量，但由于高壓開關柜密閉結構，且由于柜內線路或元件的遮擋．使得紅外測溫儀無法準確測得柜內溫度數據。

2）貼色片測溫法

   依據色片顏色不同來判斷柜內溫度，該方法也無法準確反映柜內溫度情況。

3）光纖測溫法

   將光纖作為溫度傳感器，通過溫度變化調制透過光纖的光強來確定溫度，對于光源、發射和接收電路等設備要求較高。

4）紅I-N溫法

   通過被測目標的溫度變化塒應紅外輻射變化來確定其溫度，這種測溫方式準確度較低。

   基于此，本文提出一種基于單片機的高壓開關柜無線測溫系統，該系統具有測溫準確、安裝方便等特點。

2系統總體設計

 

2.1系統總體設計方案

   本文提的高壓開關柜無線測溫系統主要包括無線測溫模塊、集巾器、上位機服務器3部分，其中無線測溫模塊安裝在高壓開關柜內觸頭處，用于檢測觸頭溫度，并將檢測到的溫度信號以無線方式發給溫度采集器，溫度采集器通過有線網絡，與上位機服務器相連接，將高壓開關柜內觸頭溫度實時傳送到上位機服務器，上位機可以實現高壓開關柜溫度數據的顯示、存儲、報警以及歷史數據的查詢等功能，從而完成對高壓開關柜內觸電溫度的檢測和預警。

圖1高壓開關柜無線測溫系統架構

   對于下位機溫度采集模塊，主要單片機控制模塊，溫度傳感器模塊，無線收發模塊，供電模塊組成，其結構如圖2所示。其中，溫度傳感器選用美國DALLAS公司推出的智能化數字式溫度傳感器DS18B20。DS18B20具有成本低，測溫范圍廣(．55～125°C)等特點，可以滿足高壓開關柜內的測溫設計要求。單片機控制模塊采取意法半導體公司推STM32F103RBT6，這款單片機是目前32位微處理器中功耗的芯片，有利于i貝0溫裝置的節能。無線收發模塊采取CC2520芯片，用于將采集到的溫度數據以無線的方式發給溫度采集器。

 

2.2系統設計要求

    高壓開關柜是電力系統的重要設備，長期作在強電磁噪聲的環境下，對可靠性和穩定性要求都很高，因此，針對高壓開關柜的特殊]：作環境，監控系統應滿足以下要求：(1)能夠長期穩定T作，無需經常更換電池；(2)可適應復雜的電磁噪音環境；(3)體積小，方便部署在觸頭位置；(4)系統要求較高的可靠性。

3.安科瑞溫度在線監測系統解決方案

3.1概述

    電氣接點在線測溫裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

   Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

3.2應用場所

   適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中*、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。

3.3系統結構

溫度在線監測系統結構圖

3.4系統功能

   測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

3.4.1溫度顯示

   顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

3.4.2溫度曲線

查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

3.4.3運行報表

查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

3.4.4實時告警

系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

3.4.5歷史事件查詢

能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

3.5系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。