李婧婧

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：為了對高壓開關柜內(nèi)溫度進行有效準確的測量，在對變電站開關柜內(nèi)環(huán)境的要求做出準確判斷的基礎上，設計了一套基于無源無線SAW溫度監(jiān)測系統(tǒng)，用無線電信號將分散的傳感器進行連接，組成設備的溫度監(jiān)測網(wǎng)絡，將參數(shù)信息送至監(jiān)控中心，以便相關工作人員進行直觀的觀測。該裝置投入到變電站中測試，發(fā)現(xiàn)對高壓開關柜內(nèi)的溫度能進行準確有效的檢測，并能正常發(fā)出預警信號，達到了預期目標。

關鍵詞：高壓開關柜；無源；無線；測溫系統(tǒng)

0 引言

高壓開關柜是變電站里一種必不可shao的設備，它能不能做到可靠運行是變電站安全生產(chǎn)、電力可靠的一個非常關鍵的因素。開關柜設備在長期運行過程中，開關柜內(nèi)的觸點、母排、電力電纜銜接等部位因老化、接觸不良和松動導致在正常負荷下發(fā)熱現(xiàn)象，如果不能對這些部位的溫度進行有效的檢測，可能會導致整個變電站運行的癱瘓。在對上述問題分析研究

的基礎上，本文提出采用無源無線SAW的方法用于變電站開關柜設備溫度的監(jiān)測，采用無源無線SAW用于開關柜內(nèi)溫度的檢測，靈敏、穩(wěn)定的檢測運行夠確保高壓開關柜更好的工作和統(tǒng)一的監(jiān)測站管理，是維護工作人員的有利助手。

1 SAW溫度檢測系統(tǒng)的整體設計

系統(tǒng)設計采用了無源無線SAW溫度傳感器作為開關柜溫度采集原件，不僅無線、無源占地小，還具有測量快速、抗干擾能力強、保密性好、成本低等優(yōu)點，實現(xiàn)在開關柜這種惡劣環(huán)境下對溫度的測量，系統(tǒng)的整體設計如圖1所示，具體方案歸結(jié)起來主要  可分為三個部分：高壓開關柜層、站內(nèi)主控層、監(jiān)控中心層。

圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構圖

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1溫度數(shù)據(jù)采集

通常安裝在被測部位的表面，如高壓開關柜內(nèi)的母線連接接頭和裸露觸點等位置。用于溫度信號的感應和輸送的無線溫度采集器，其結(jié)構包括溫度傳感器、測量電路、邏輯控制電路、無線收發(fā)電路，如圖2所示。溫度采集器是測量柜內(nèi)溫度的最下層的構件，由溫度監(jiān)測主機進行處理與顯示數(shù)據(jù)圖像是根據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸溫度值進行繪制。

圖 2 溫度采集器結(jié)構圖

2.2系統(tǒng)通信實現(xiàn)

通信管理裝置，它是連接各個部件的中間橋梁，將開關柜內(nèi)溫度傳感器檢測的溫度信息輸送出去，最終的接受方是供電公司調(diào)度大廳的信息監(jiān)控中心，通信系統(tǒng)是否安全快捷也是判斷這個系統(tǒng)整體是否有效的原因之一。信息通信系統(tǒng)可實現(xiàn)對各種不同種類的開關柜內(nèi)溫度測量部件或測量單元的測量控制、通信管理、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)處理，將檢測結(jié)果和設備狀態(tài)通過專門搭建的用于電網(wǎng)通信的內(nèi)部專網(wǎng)傳送到站控中心和遠方的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)，如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設計以及在變電站的應用

根據(jù)變電站開關柜工作環(huán)境的需要，首先是系統(tǒng)的初始化，主要包括測溫系統(tǒng)的設置以及各個模塊的初始化，然后，定時器啟動發(fā)射采集信號，溫度傳感器將檢測的溫度信息通過網(wǎng)絡傳至站內(nèi)主控室用以通知站內(nèi)人員，然后再通過通信網(wǎng)傳至調(diào)度監(jiān)控中心，對數(shù)據(jù)進行分析。通過軟件系統(tǒng)不僅可以在人機交互界面上捕捉到各個溫度傳感器的位置信息、溫度的實時測量并反饋到主站，還可以通過聲光兩種方式進行故障報警，并對各類報警進行查詢、統(tǒng)計、分析。調(diào)度監(jiān)控中心可以通過軟件系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)庫查看該變電站開關柜在監(jiān)控期間發(fā)生的超溫信息和故障信息。

4 安科瑞無線測溫系統(tǒng)介紹與選型

安科瑞無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)當前無線測溫系統(tǒng)的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前國內(nèi)外廠家的成功案例，并結(jié)合安科瑞多年來的豐富經(jīng)驗，采用面向?qū)ο蟮姆謱臃植际皆O計思想，結(jié)合自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術而設計的一款無線測溫軟件。

4.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設備直接進行通信（如圖4），系統(tǒng)設計遵循國際標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規(guī)約，可靠性和開放性都得到了很大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能?？梢员O(jiān)控無線測溫系統(tǒng)的設備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應，預防嚴重故障發(fā)生。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)主要特點是開放式系統(tǒng)結(jié)構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統(tǒng)具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統(tǒng)的設計依據(jù)軟件工程的設計規(guī)范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態(tài)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通信管理等幾大模塊。

圖4 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)結(jié)構圖

4.2 Acrel-2000T無線測溫系統(tǒng)功能

■實時監(jiān)測

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)及有關故障、告警等信息

■溫度查詢

溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

查詢各回路設備運行溫度報表.

■實時報警

壁掛式無線測溫監(jiān)控設備具有實時報警功能，設備能夠?qū)囟仍较薜仁录l(fā)出告警。

■設備提供以下凡種告警方式：

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警.

C.短信吿警，可以向zhi定手機號ma發(fā)送吿警信息短信（需選配短信mao）.

■歷史告警査詢

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ袇叹录涗涍M行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)和告警等事件進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

■用戶權限管理

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。

通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

■定值設置

用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息， 設備溫度、通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。

能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比，用電排名。

運維管理\通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設備的通信狀態(tài)。

■手機APP（可選）

設備數(shù)據(jù)員面顯示各設備的電參量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及曲線。

4.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產(chǎn)品選型

安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點，將測溫數(shù)據(jù)通過無線射頻技術傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖5）。

圖5 電氣接點在線測溫結(jié)構圖

4.3.1 安科瑞無線溫度傳感器

無線溫度傳感器共有5種，分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

4.3.2 安科瑞無線收發(fā)器

無線測溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進行匹配，同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

4.3.3 安科瑞顯示終端

顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時查看電氣節(jié)點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。

5 結(jié)語

基于無源無線SAW的開關柜溫度檢測系統(tǒng)為變電站開關柜內(nèi)溫度傳感器的定位，溫度信息的測量以及實時上傳，超溫報警提供了強有力的支持，以便電力調(diào)度人員及運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障并能迅速定位故障點。此外，該溫度檢測系統(tǒng)能通過系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫查看監(jiān)控期間出現(xiàn)的故障信息。應用結(jié)果表明，該系統(tǒng)布設方便，具有較高的可靠性和實用性。

【參考文獻】

[1] 苑舜.高壓開關設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術[M].第1版.北京:機械工業(yè)出版社,2001.3.7.

[2] 程林中,張文燁,龍城,李堅,竇阿林.基于無源無線SAW的開關柜溫度檢測系統(tǒng)的研究.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：李婧婧，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應用，