高压小车开关柜中无线测温系统的设计与应用

  在高压开关柜使用过程中，母线连接点和柜内的接触点、动静触头电路产生的发热量过大，很容易出现火灾事故和停电事故。所以，做好高压开关柜中温度的监测工作至关重要。由于高压设备中存在裸露电压，使用常规的温度监测方法并不能将高压绝缘问题解决，而开关柜无线测温系统使用无线传输信息，无须进行布线和使用高压设备等，也不需要采取相应的绝缘措施，可以有效解决高压设备温度监测问题。

1、无线测温系统设计的重要性

  10KV高压柜是电力系统中重要组成部分，安全运行是用户负荷的重要保证。高压柜的特点是负荷电流较大、容易发热，需要定期测温。通常10kV高压柜分为旋转刀闸式和小车式两种，小车式高压柜由于触头完全密封，在柜外无法观察测温，因此巡视人员只能通过对柜壁测温来间接推算内部是否发热，温度的传导损耗导致精度十分低，而且无法观察细微的变化，不满足安全运行的要求。

2、高压开关柜无线测温系统设计原理

2.1 系统的主要组成

  无线测温系统主要由无线温度传感器、无线温度监测器、监控室上位机、通信系统构成，其中，无线温度传感器用来收集各子无线温度传感器的数据，并进行处理和储存，所有的无线传感温度监测器都利用RS485总线和监控室上位机进行通信，从而组成分布式监测系统。

2.2 无线温度传感器

无线测温传感器为感应取电模式。感应电源采用小CT磁饱和技术由一次电流感应出电源，将其安装在开关柜触头或电缆接头上，当通过电流保持在5A以上，感应电源即可不间断提供给传感器稳定的工作电压，消除了电池供电需要停电更换的弊端，大大减少了维护工作量。

      无线温度传感器由于体积比较小，适合用来测量开关柜中的温度热接点，可以对开关柜中引出电缆接头、触头、母线连接点的运行温度进行测量。

2.3 无线温度监测器

   无线温度监测器主要用来对温度传感器的数据收集、储存、处理、报警信号输出等，并将信号转换成电信号,经内部电路处理，通过彩色液晶显示屏显示当前所测温度。同时上传到监控主机，使运行人员能够对温度进行实时在线准确地巡检，对高压电气设备接点温度状态能够及时地掌握。

2.4 抗电磁干扰

   在进行设计时，无线测温传感器布置在母排接近开关触头和接头表面的触臂上，一旦有大电流从触臂和母排流过，会产生比较大的电磁场，进而影响传感器的正常运行。为保证无线传感器的正常运行，需要采取一定的屏蔽措施。在进行系统设计时，除了要对天线外接外，还需要在屏蔽盒中布置电路，降低运行过程中电磁辐射产生的影响。在导热片上布置温度传感器，并将其他屏蔽盒中剩余的空间进行灌胶，为了保证其具有良好的绝缘性，需要将无线测温传感器使用热锁管包裹好。

3、高压小车开关柜无线测温系统的实际应用

  在开关柜无线测系统技术方案中，通过无线温度传感器的设置可以测量小车动触头的温度，通过数据接收处理器可以接收温度数据，并对当前的温度数据进行判断，保证测量的准确性，避免了通过通信模块连接的远程报警单元出现误报；同时小车式开关柜上设置有显示屏，可以实时显示温度数据，便于运维人员查看显示屏及时了解小车式开关柜内的小车动触头发热情况，保证小车式开关柜的安全运行；同时远程报警单元连接有终端设备，终端设备可以是手机或其他设备，便于运维人员通过终端设备及时掌握小车式开关柜的工作状况。

  在该技术方案中，通信模块能够将数据处理单元处理后的指令、温度数据发送至远程报警单元。无线温度传感器为绑扎式温度传感器，将绑扎式温度传感器套设于小车动触头套管上。绑扎式温度传感器可以根据小车触头套管的直径大小进行调节，便于温度传感器安装在不同规格的小车触头上。温度传感器采用绝缘性温度传感器。这样设置可以使温度传感器尽可能靠近小车触头，得到更真实的温度值，防止流经小车触头的电流对温度传感器的影响，保证温度测量的准确性。

4、山东正瑞开关柜无线测温监测系统

4.1 简介

  开关柜无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。

  ZRDCT-30开关柜无线测温系统通过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提高。该系统具有遥控、事件报警、曲线、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。

4.2 应用场所

  开关柜无线测温系统适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、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。

4.3 系统结构

无线测温监测系统结构图

4.4 系统功能

山东正瑞ZRMSCADA无线测温监控软件界面可根据用户要求组态各种画面。可以采集无线温度监测器数据，通过组态画面实时显示温度，超限报警，能够查询温度历史数和曲线进行分析，可通过手机APP查看数据和接收报警通知。同时能够将数据上传阿里云服务器，通过手机APP查看和报警。

具有ModbusRTU，ModbusTCP，CDT等多种标准协议，可以增加其他非标准协议通信模块。

（1）可以查看现场实时数据；

（2）具有超温，超限等报警功能；

（3）采用C/S结构，可通过安装客户端软件查看数据；

（4）存储历史数据，可查看历史曲线，历史报警记录等。

（5）采集各个变电站终端的信息数据；

（6）显示各电缆中间头温度，开关柜触头温度，电容器温度等；

（7）具有报警功能，探测器报警，温度超限报警，通信中断报警等；

温度历史曲线查询；

（8）历史报警事件查询；

（9）权限管理，获得权限可通过客户端浏览数据。

（10）报警联动，报警时弹出报警画面，显示报警位置。

（11）数据上阿里云服务器，通过手机APP查看和报警。

 

5、结语
  总体来说，实现无线测温技术在小车式高压开关柜中的应用，可以实时有效地掌握高压开关柜的具体问题，以此来协助工作人员及时采取相应的措施，通过显示屏的设置可以在小车式开关柜上及时显示温度电流信息，便于运维人员查看，及时了解小车式开关柜内小车动触头的工作情况，保证了小车动触头的安全运行。做好事故的防治工作，促进高压开关柜的可持续运行。

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