【解決方案】無線測溫系統(tǒng)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

0引言

   隨著同民經濟的快速發(fā)展，各行各A,kx~電能的需求也越來越高，因此，電力設備的安全可靠運行是電網安全保障的重要環(huán)節(jié)。高壓開關柜是變電站的重要設備之一，大多數(shù)高壓開關柜采用封閉結構，散熱條件較差，設備在長時間T作狀態(tài)下，開關柜內的觸頭容易發(fā)熱而導致部件老化，引起火災等事故因此，封閉式結構的高壓開關柜內部過熱現(xiàn)象已成為開關柜的一個普遍問題。

1高壓開關柜內部觸頭溫度檢測方法

  目前，對高壓開關柜內部觸頭發(fā)熱情況進行監(jiān)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(fā)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。人T巡檢主要依靠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(shù)據。貼色片測溫法是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。光纖測溫則是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(fā)射和接收電路等設備要求較高。紅I-N溫法是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?；诖?，本文提出一種基于單片機的高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有測溫準確、安裝方便等特點。

2系統(tǒng)總體設計

2.1系統(tǒng)設計要求

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

2.2系統(tǒng)總體設計方案

  本文提的高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)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(fā)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(xiàn)高壓開關柜溫度數(shù)據的顯示、存儲、報警以及歷史數(shù)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(tǒng)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(fā)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(shù)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(jié)能。無線收發(fā)模塊采取CC2520芯片，用于將采集到的溫度數(shù)據以無線的方式發(fā)給溫度采集器。

圖2下位機溫度采集架構

圖3下位機軟件流程

2.3系統(tǒng)軟件設計

  在高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)中，下位機軟件主要包括系統(tǒng)初始化、參數(shù)設置、數(shù)據信號采集、檢測及報警等，軟件程序在編寫時主要采取模塊化思想進行設計和實現(xiàn)，具有可移植性好，便于編寫、調試和后期維護，系統(tǒng)程序流程如圖3所示。下位機程序開發(fā)采用C語言編寫。

  高壓開關柜無線測溫系統(tǒng)上位機主要包括對下位機采集到的溫度監(jiān)測數(shù)據進行顯示、存儲、報警、查詢歷史數(shù)據等功能。

3.安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)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(fā)熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續(xù)、準確反映設備運行狀態(tài)，降低設備事故率。

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

3.2應用場所

  適合在泛在電力物聯(lián)網、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據中心、醫(yī)院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設備的溫度監(jiān)測。

3.3系統(tǒng)結構

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

3.4系統(tǒng)功能

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

3.4.1溫度顯示

  顯示配電系統(tǒng)內每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)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(shù)據。

3.4.4實時告警

  系統(tǒng)能夠對各測溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析等。

3.5系統(tǒng)硬件配置

  溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)主機組成，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)關鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測。

4結語

  本文針對變電站高壓開關柜特殊工作環(huán)境，設 計開發(fā)了一款無線測溫系統(tǒng) ，實現(xiàn)了對高壓開關柜 內觸頭溫度的實時采集、傳輸、顯示、報警等功能，該 系統(tǒng)具有結構簡單、功耗低、測溫準確、性價比高等 特點，易于工程實現(xiàn)。