浅谈高压配电柜温度在线监测系统的设计及选型

摘要：高压配电柜是电力系统的关键电能分配节点，保证其运行的稳定可靠具有重要意义。文章综合运用了470MHz无线测温、无线传输等技术手段，设计了一套高压配电柜温度监测系统。应用结果表明，本系统运行稳定可靠，数据准确，预警及时，满足一般电力系统的应用要求。

关键词:高压；配电柜；温度监测

一、引言

       随着电气自动化技术的普遍应用供配电系统的综合性能越来越受到人们的关注。高压配电柜作为供配电系统的关键组成部分，其运行的可靠性与稳定性对整个系统都有着直接的影响。在实际环境中,高压配电柜作为电能分配的重要节点，经常会因为接触不良、散热不佳电流过大等问题而产生高温,进而造成跳闸、火灾等事故。因此，对高压配电柜进行温度监测具有重要的价值。

       根据电气控制系统的一般结构结合温度监测的实际需求文音设计的高低配电柜温度监测系统整体结构包括控制主机、数据集中器、无线测温单元和声光报警等模块。

       由干一般的高压配申柜内通常安装有三相线路和若干个闸门,还有一些断路器、母线等设备，这些都是温度异常的高发处，因此温度采集终端也采用多点布置测点温度数据通过470MH无线组网传输至数据集中器，再由RS-485数据总线传送到主机。主机中运行的监控软件对各测点温度数据进行分析，如发现超过预设值则立即发出预警，同时将预警信息发送至值班室，从而实现对高压配电柜的温度实时监测。

(一)温度传感器

       当前可以从市场上采购的温度传感器种类和型号都非常多,并且技术也已经达到较成熟的程度，常用的温度传感器主要包括水银温度计、热电偶、光纤测温计、红外测温仪等,这些传感器的原理和应用场合均有所有同，根据实际的应用需求进行合理的选用。在本系统中，通过高性能温度传感器对高压配电柜内的温度进行实时测量。综合考虑成本、精度和应用条件等要求确定采用多路无线测温传感器进行采集测量范围为-50~125℃精度在1%以内。无线温度传感器由于电磁感应供电无线测温具有测温速度快、周期短、免维护、使用寿命长、故障率低等特点,特别适用于高压配电柜内的应用场合。

(二)数据集中器

       考虑到温度测点较多这些测点如果分别传输至主机。必然会增加系统的复杂度，使得系统硬件开发和软件设计的难度都明显增加。因此，为了提高数据传输效率，简化系统设计,文章采用了数据集中器对所有测点的数据进行统一的汇聚和传输。数据集中器的作用是对所有温度测点的数据进行汇聚.形成一组温度数据序列，以便于集中传输。数据集中器设置在无线测温传感器和主机之间，是470MHz无线网络和RS-485的传输通道,测点数据在数据售口器进行打包处理后,批量发送至主机进行分析。

(三)监测主机

       监测主机是系统的控制核心，也是主要的逻辑控制模块。监测主机可以采用单片机、嵌人式系统或PC，为了实现数据的临时存储.文章采用了PC机作为监测主机。所有测点的数据传输至监测主机后在监测软件的控制下首先会对数据的有效性进行判断，对于无效数据会被抛弃，有效的数据会与系统中预测的温度阈值进行对比，如果温度值不在阈值范围内 说明高压配电柜内的相应测点运行出现了异常软件会立即向声光报警器发送一个触发脉冲，及时发出敬报信号。同时还会将报警信息通过网络发送到远程值班中心提示值班人员及时安排维修。

       在实际的供配电系统中,尤其是大型供电网络，高压配电柜的数量往往有多个，而且型号也各不相同，因此在硬件安装时也需要根据柜内部局进行合理的安装，这里直点分机温度采集终端的安装技术。

       一般在高压配电柜中的温度采集模块可以安装在进出线电缆连接处:主母排与主母排，分支母排与主母排搭接处:电流互感器P1.P2铜排连接位置。高压柜断路器为手车式的动触头上是重点监控部位，也可以安装在静触头上。对于动触头安装方式，优点是后期维护方便，如果传感器出现损坏，只需停役故障设备间隔进行更换即可。但动触头经常处于活动状态，温度传感器较易损坏，并且对绝缘性能也有特殊要求。对于静触头安装方式，由于静触头不会产生运动。因此其安装工艺就简单得多，对绝缘要求也不高，可以避免传感器因振动和冲击而损坏。然而一旦静触头上的传感器发生故障停役整条母线才能更换维修，这对供电的可靠性会造成严重影响。因此，对于供电可靠性要求高的场合应采用动触头安装方式。

       本系统在某项目现场的多个高压配电柜中进行了试运行,经过3个月的测试和优化，系统运行稳定可靠，温度数据测量准确,数据传输快速高效，预警触发及时准确，满足实际工程的应用需求。

1、概述

       电气接点在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。

       Acrel-2000T无线测温监控系统通过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很大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、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

       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

 

温度在线监测系统结构图

 

4、系统功能

       测温系统主机Acrel-2000T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。系统具有以下主要功能：

1）温度显示：显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。

 

 

2）温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。

 

3）运行报表：查询及打印各测温点时间的温度数据。

 

4）实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。

 

5）历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。

 

 

 

 

5、系统硬件配置

       温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。

 

 

       本系统采用了无线测温传感器和无线通信模式，实现了监测系统与高压线路的隔离，减少了设备电气连接，提高了系统抗干扰能力。系统通过动触头的安装方式，虽然在一定程度上增加了传感器损坏的风险，但对供电系统可靠性的影响可以降至。因此，本系统的设计具有较强的实用价值，可以为相关领域提供一定的参考。

 

［1］周波．高压配电柜温度监测系统设计探讨[J]．市场周刊：商务营销,2020,000(088):P.1-1

［2］夏樾．变电站高压开关柜温度监测系统的设计与实现[J]．电子测试,2020,000(023):31-3245

［3］安科瑞企业微电网设计与应用手册2022年05版

作者简介：柏为为，男，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为开关柜无线测温系统