无源无线测温系统在智能变电站10kV开关柜中的应用

     目前我国电力系统正向着大电网、高可靠性、高自动化水平方向迅猛发展。电网运行自动化、智能化的监控水平已成为我国电力系统发展的关键问题。高压配电开关柜是配电系统中的重要设备，承担着开断和关合电力线路等重要作用，但在长期运行过程中，开关的触点、母线及出线连接等部位因氧化腐蚀或因紧固螺栓松动等原因至使接触电阻变大，在高负荷运行情况下，连接点发热并形成恶性循环，且发热点温度无法监测，导致连接部位温度过高甚至烧毁，造成事故停电。因此，对高压开关柜连接点处安装开关柜无源无线测温装置对其温度变化进行实时监测及预警是非常有必要的。

智能变电站开关柜无源无线测温的必要性：

     在变电站的运行过程中，开关柜和变压器是一个重要组成部分。随着电网规模扩大，其结构也变得越来越复杂。传统的定、压接触器式测温仪表由于体积大、精度低等缺陷一直未能得到很好解决。而智能化仪器设备具有较高测量速度以及较大范围度地采集现场信息并进行处理与显示功能。同时它还可以根据不同条件下对变 电站内运行状态和参数变化做出快速响应，以满足电力系统安全经济可靠运行要求变电站的绝缘材料。在发展过程中，随着技术进步以及市场需求，其性能也不断提高。其中开关柜、变压器和终端等设备是一个重要组成部分。为保证供电安全、稳定，有必要对开关柜、变压器等重要部分进行测温。

智能变电站10kV高压开关柜无源无线测温应用技术研究：

1 、智能变电站在线测温影响因素

     在智能化变电站中，测温影响因素有许多，其中包括主变压器、高压开关柜及母线的温度。

（1）主变压器。其主要功能是将电能传输到不同电压等级。对于大型电力系统而言一般都设置专门配电室来负责对电网进行升压和降负荷。而小型发电厂则通常也需要配置专用设备以保障正常供电需求以及降低成本等要求，在变电站中安装相应测温装置可以有效地提高测量精度与可靠性。

（2）母线。母线上的电压、电流等参数都会对变电站中测温模块产生影响，其中，主变压器是主要设备之一。而母线则在整个系统中是不可或缺的部分。

（3）电缆导体。其不仅能将电能通过时效性较差地区配电线送至用户或者直接传输到通信终端或进行远距离传送电力信号等功能外还能够实现信息交换和数据共享等作用。因此我们可以认为智能化变电站中测温模块、控制与保护都需要有相应的技术支持而在这些模块中，电缆的连接方式也同样需要有相应技术支持，同时还应该具有良好耐压性、抗震性能等。

2 、智能变电站无线测温原理

（1）高压开关柜无线温度传感器的工作原理：高压开关柜无线测温系统首先通过无线温度传感器感测设备表面温度，然后通过电磁波将温度信号传输至无线温度监测仪，再通过网络将无线温度监测仪连接至中心监测计算机来实现无线测温。

（2）无线温度传感器的优点：

采用美国TI公司最新推出的无线收发芯片，功耗小，信号强，发射距离不加任何功率放大的情况下可达300米；

测温元件同样采用美国TI公司的数字集成芯片，精度高，可达0.5°C。优于传统测温厂家使用的NTC热敏电阻的最大精度±1°C；

传感器材质采用耐高温尼龙+阻燃材料，经国内知名军工单位检验，满足GB/T5169.11-2017测试，即通过850℃灼热丝的可燃性实验,可在高温环境下持续工作；

温度传感器具有小巧的体积，当与被测物体表面直接接触时，能保证快速测量温度的变化，实时测量，上传周期5~32秒智能调节。并将温度变化处理后通过无线传输到温度监测器；

无源无线温度传感器通过电磁感应原理从一次取电，开关柜一次电流大于5A时，进入正常工作状态。无需电池，免除高温下电池放电时发生无法控制的热量喷发而发生爆炸的隐患；

使用寿命长，后期免维护,使用寿命可达10年；

无线温度传感器安装适应性高，可安装在触头上，不影响绝缘距离。导磁合金带既可取能，又可起安装固定作用。

智能化变电站10kV高压开关柜无线测温应用

1、高压开关柜在线测温方法分析

（1）蜡片测温法

石蜡片的颜色会随温度的变化而变化，因此，可利用石蜡片来测量高压开关柜的温度。具体方法是，将石蜡片粘贴于设备连接部位，根据其颜色来判断被测温度，这种方法由于原理简单、成本低廉而获得广泛应用。但其需要凭个人经验来判断温度，因而准确率和可靠性比较低，另外也不能进行定量测量和实时在线监测。而且，对高压开关触点、电缆接头等易发热部位因为在运行时几乎看不见而无法测量。

（2）热红外测温技术

基于热红外的高压开关柜测温是利用红外测温枪、红外成像仪及紫外成像仪等热感应设备进行非接触式测温。其优点是测量范围大，准确度较高，可靠性较好，但是设备仪器昂贵，且需大量人力进行定期巡测，无法实现温度的实时在线监测。

另外，由于高压开关柜内部件处于高电压、强磁场及密闭的运行环境中，测温石蜡片、热红外测温等常规的测温方式已无法实现柜内部件温度测量。目前，基于无线温度传感技术的高压供电设备温度实时监测是克服上述问题的一个比较理想的解决方案。

正瑞开关柜无源无线测温系统解决方案：

1、概述

      电气接点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 无源无线测温系统通过RS 485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。

2、应用场所

      开关柜无源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。

3、系统结构

无线测温系统结构图

4、系统功能

      开关柜无线测温系统由无线温度传感器、无线测温监测主机等组成。测温系统主机DCT-30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。

系统具有以下功能：

（1）电气监控系统分布图：在显示界面可以显示一次系统模拟图。

（2）温度监测：在监控系统上集中显示被测各点的温度值。

（3）报警功能：实际测量到的参数值超过报警值时进行声光报警，并带有语音报警功能。

（4）故障显示：被测设备温度点的位置非正常工作时显示故障。

（5）数据库功能：存储所有被测点的各个时刻的温度值，以便进行历史查询历史曲线显示。

（6）权限管理：可进行权限设置。运行数据的设定、修改等需经有使用权限的系统操作人员操作方生效。

（7）远程通信：系统提供 RS485 总线通讯方式，以满足远程通信。

      无源无线测温系统在高压开关柜温度监测的应用，解决了长期以来高压开关柜需要人工现场测温，开关柜内部温度无法测量等问题，大大减少了设备检修停电次数和时间，减轻了日常巡检的工作量，提高工作人员自身安全性。无源无线测温系统能及时发现各关键点部位的温度异常状况，避免连接部位老化或接触电阻过大而产生过热现象，为电力安全生产和供电提供了有力保证，提高了设备的智能性。

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