安科(kē)瑞(ruì) 劉(liú)邁

　　摘(zhāi)要(yào)：近年(nián)來(lái)
，隨著電(diàn)力市場需(xū)求的(dí)日益增(zēng)長(cháng)
，高(gāo)壓開(kāi)關櫃(guì)作為(wéi)電力係統的一個(gè)重(zhòng)要組(zǔ)成部分(fēn)
，其本身的安(ān)全性(xìng)，經(jīng)濟(jì)性也(yě)受到了人(rén)們的(dí)重(zhòng)視(shì)。本(běn)文(wén)著(zhuó)重介紹了35 kV高(gāo)壓開關(guān)櫃(guì)無綫(xiàn)測溫技(jì)術的應(yīng)用(yòng)情況(kuàng)﹐介紹了技術特(tè)點(diǎn)和工(gōng)作(zuò)原理﹐對其在35 kV高(gāo)壓開(kāi)關櫃中的應用(yòng)進行(háng)歸(guī)納
，以及(jí)變電(diàn)站的無源(yuán)無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫係統的(dí)運用(yòng)。

　　關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)櫃；無(wú)綫測溫；技(jì)術；應用

　　0引言

　　隨著(zhuó)電(diàn)力市場對(duì)電(diàn)力(lì)係統的穩定需求不(bù)斷增加(jiā)
，對(duì)電(diàn)力(lì)供應(yīng)的質(zhì)量和(hé)可靠性提(tí)出了更(gēng)高的要(yào)求(qiú)。在(zài)開(kāi)關櫃中(zhōng)廣泛采(cǎi)用新技術(shù)和(hé)新工藝(yì)
，使得其可靠(kào)性得(dé)到了很大的提高(gāo)。六氟化硫(liú)氣(qì)體(tǐ)具有(yǒu)良好的絕(jué)緣和(hé)消弧(hú)特性
，在高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)設備中得到了廣泛(fàn)的應(yīng)用(yòng)。全(quán)封閉高壓開關櫃(guì)在長時間(jiān)的(dí)高(gāo)負載下
，其(qí)散熱(rè)性(xìng)能(néng)不佳(jiā)
，容易(yì)導(dǎo)致(zhì)熱聚集
，溫(wēn)度上升會對(duì)電器的(dí)絕(jué)緣(yuán)性能(néng)產(chǎn)生(shēng)不利(lì)影(yǐng)響；全封閉(bì)高壓開(kāi)關櫃(guì)不能(néng)觀(guān)測到(dào)動觸點(diǎn)與櫃內靜(jìng)接(jiē)觸(chù)位置連接，接(jiē)地刀(dāo)閘分合(hé)等(děng)情(qíng)況(kuàng)
，不(bù)能對櫃體(tǐ)內(nèi)部進行溫度(dù)測量
，存在較大的安全(quán)風險。通(tōng)過(guò)對(duì)高壓開關(guān)櫃母排，電纜接(jiē)頭的直(zhí)接(jiē)監控
，可(kě)以有(yǒu)效(xiào)地(dì)降(jiàng)低由(yóu)於過(guò)熱(rè)引起(qǐ)的火災和(hé)大(dà)麵積停電。

　　1高壓開(kāi)關(guān)櫃無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)技術應(yīng)用(yòng)意(yì)義

　　電(diàn)氣(qì)設備(bèi)的(dí)導電連(lián)接(jiē)部(bù)位鬆(sōng)動
，刀(dāo)閘，斷路器(qì)接(jiē)觸(chù)鬆動等(děng)
，都會使設備(bèi)的溫度聚集
，使有關部件的性能惡化(huà)
，從(cóng)而引發導綫的熔融，絕(jué)緣擊(jī)穿(chuān)
，嚴重(zhòng)危(wēi)害(hài)電網的安全。隨(suí)著鋼鐵行業(yè)的(dí)不斷發展
，電力(lì)係統中(zhōng)的無(wú)人值守變電站將(jiāng)會得(dé)到(dào)廣泛的(dí)應用(yòng)
，對(duì)變電(diàn)站內的各(gè)種信息進(jìn)行更嚴(yán)格(gé)的(dí)控製
，但目前變(biàn)電(diàn)站(zhàn)對主(zhǔ)要設(shè)備(bèi)的溫(wēn)度(dù)監(jiān)測還(huán)處(chǔ)在(zài)初級(jí)階段(duàn)
，監控範圍(wéi)小(xiǎo)
，尤其是在密閉設(shè)備的溫(wēn)度(dù)監(jiān)測(cè)中
，更是處於“盲區"
，技術(shù)水平(píng)也(yě)比較落後。目前變電所(suǒ)的高壓設備基本上都(dū)是封(fēng)閉的
，傳統的測溫方(fāng)法是(shì)不可(kě)能的(dí)
，有些(xiē)裝置還采取(qǔ)了(liǎo)開(kāi)孔(kǒng)和(hé)紅外(wài)綫(xiàn)測溫器的方法
，但其缺點是不能(néng)實(shí)時地收集(jí)和(hé)發送數(shù)據
，對(duì)電力係統(tǒng)的絕緣(yuán)性(xìng)能(néng)有很高的要(yào)求；不能直接(jiē)附著在高壓帶電(diàn)裝置(zhì)上(shàng)
，精(jīng)度低(dī)需要檢查(chá)
，還需要人在(zài)現(xiàn)場才能顯現效果
，並(bìng)且(qiě)隻(zhī)適合(hé)於裸露的設備(bèi)；但是
，該模型(xíng)的安(ān)全(quán)性更(gēng)高。傳統的測溫方法不能(néng)滿(mǎn)足(zú)無人(rén)值(zhí)守站對主(zhǔ)要(yào)設(shè)備的關鍵位(wèi)置進(jìn)行實時監測(cè)的要求(qiú)。研(yán)製一套(tào)適用範圍(wéi)廣(guǎng)，安(ān)全可(kě)靠(kào)的(dí)測溫係統
，對(duì)重要設備（尤其(qí)是密閉(bì)裝置）的關鍵部(bù)位的溫(wēn)度進行實(shí)時(shí)監控(kòng)
，及時發(fā)現故障隱患(huàn)
，采(cǎi)取措(cuò)施(shī)
，防(fáng)止(zhǐ)事故進(jìn)一(yī)步擴大
，對保障電網安全運行(háng)意義(yì)重大(dà)。

　　2 35kV高(gāo)壓(yā)開(kāi)關櫃常用幾種(zhǒng)無綫測溫傳(chuán)感器(qì)的原理及(jí)技術(shù)特點

　　2.1無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)的(dí)原理

　　無綫測溫(wēn)的(dí)基(jī)本原(yuán)理是(shì)：溫度(dù)傳感(gǎn)器，紅外溫度傳(chuán)感(gǎn)器，半導體傳感器，表麵溫度傳感(gǎn)器，被(bèi)動無綫(xiàn)傳感器。熱敏傳感(gǎn)器的(dí)工作原理是(shì)
，電(diàn)阻會(huì)隨(suí)著溫度的變化而(ér)變化(huà)
，熱敏(mǐn)電阻(zǔ)具(jù)有(yǒu)高(gāo)度敏(mǐn)感(gǎn)性
，可以很容易地(dì)檢測(cè)溫(wēn)度變化(huà)；缺點(diǎn)是
，阻值非綫性(xìng)
，溫(wēn)度(dù)範圍要(yào)求嚴格
，元(yuán)件易老化
，使(shǐ)用(yòng)壽命相(xiāng)對(duì)較短(duǎn)
，隨著使用(yòng)年限(xiàn)的縮(suō)短
，精度(dù)及穩定性也會下降(jiàng)。紅外(wài)溫(wēn)度計的(dí)特點(diǎn)是(shì)無接(jiē)觸(chù)式
，不幹擾(rǎo)被測物(wù)的狀態(tài)；其(qí)不足之處(chǔ)在(zài)於易受(shòu)溫(wēn)度(dù)，濕(shī)度，輻射等(děng)因素(sù)的影響。半導體(tǐ)傳感(gǎn)器的精(jīng)度較高(gāo)
，但與(yǔ)熱敏電阻器(qì)相(xiāng)比
，它的(dí)反(fǎn)應時(shí)間(jiān)要比(bǐ)熱(rè)敏電(diàn)阻器(qì)慢。半(bàn)導(dǎo)體傳感(gǎn)器的優勢在於(yú)安全性(xìng)高
，識(shí)別精度(dù)高
，可靠性更高。它的特點(diǎn)是(shì)采用(yòng)被(bèi)動式測(cè)溫
，采(cǎi)用(yòng)無(wú)綫傳輸的方法實現(xiàn)對開關(guān)櫃溫(wēn)度(dù)的(dí)測量。其優(yōu)點(diǎn)是體(tǐ)積(jī)較(jiào)小
，能耗低(dī)
，但其(qí)缺點是訊號傳送距離較短(duǎn)
，而且傳(chuán)送時不能(néng)有(yǒu)障(zhàng)礙物(wù)
，若(ruò)受測點出現位移或(huò)振動
，則(zé)會(huì)造(zào)成 相位(wèi)的改(gǎi)變
，從(cóng)而影(yǐng)響(xiǎng)溫(wēn)度(dù)測(cè)量的精度。被動(dòng)式(shì)無綫感應器采用能源采集方式來獲取感應器所需(xū)的能(néng)源
，摒棄了電(diàn)池(chí)與(yǔ)常(cháng)規 CT的取電(diàn)方(fāng)式(shì)。利(lì)用等電位法實現了高壓(yā)電網的(dí)安全性和可(kě)靠(kào)性
， EH技(jì)術(shù)具有循(xún)環(huán)，低能(néng)耗(hào)等特(tè)點
，是未來無綫(xiàn)溫度(dù)測量(liáng)的發(fā)展方向(xiàng)。

　　2.2該(gāi)測溫的(dí)技術特點

　　以下是關於(yú)無源無(wú)綫溫(wēn)度(dù)測(cè)量係(xì)統的技術特性(xìng)
，即當母(mǔ)排經(jīng)過(guò)交流電(diàn)時(shí)
，會(huì)在(zài)母排附近形成(chéng)一個交變磁場(cháng)
，通(tōng)常(cháng)這些(xiē)磁(cí)場會被釋放到(dào)空氣中
，不能被利用(yòng)。現(xiàn)在(zài)
，主(zhǔ)排(pái)上安(ān)裝一(yī)條特(tè)殊(shū)的(dí)金(jīn)屬(shǔ)條
，可(kě)以讓(ràng)磁(cí)場中的能量在金屬條(tiáo)流(liú)動
，而(ér)在(zài)金屬(shǔ)條(tiáo)上則有一個(gè)綫(xiàn)圈
，當電流(liú)聚集(jí)到一(yī)起(qǐ)時(shí)
， MCU就(jiù)會釋(shì)放出足夠的電(diàn)流(liú)
，然(rán)後再用無綫(xiàn)網(wǎng)絡將熱(rè)量(liáng)傳(chuán)遞給 MCU。該傳(chuán)感器采用(yòng)了原來沒用(yòng)的(dí)交(jiāo)流(liú)磁(cí)場(cháng)
，為 MCU提供能量
，使(shǐ)其(qí)在(zài)不(bù)使用(yòng)電池的情況下(xià)
，可(kě)以(yǐ)長(cháng)時(shí)間(jiān)的工(gōng)作
，使(shǐ)用壽命超(chāo)過10年(nián)
，而(ér)且基本不(bù)需要(yào)維修。與(yǔ)一般的(dí)矽鋼片不同
，矽鋼(gāng)片有一條直(zhí)綫
，一次電(diàn)流(liú)和二次(cì)電流呈(chéng)綫性關(guān)係
，當(dāng)一(yī)次電(diàn)流很大時
，二次(cì)電流會被(bèi)大量的(dí)二(èr)次(cì)電(diàn)流所(suǒ)吸收
，導(dǎo)致二次電(diàn)流無法釋放
，造(zào)成(chéng)危險。被動式無綫傳感器采用一種(zhǒng)特(tè)別的合(hé)金
，其綫(xiàn)性(xìng)範(fàn)圍很小(xiǎo)
，磁(cí)場迅速達到飽(bǎo)和狀(zhuàng)態
，初(chū)級電流(liú)持(chí)續(xù)上(shàng)升
，電(diàn)流幾(jī)乎沒(méi)有增長
，因此不需(xū)要加熱設備
，也(yě)不會產(chǎn)生渦(wō)流和(hé)溫度上(shàng)升。

　　被動式無綫(xiàn)溫度(dù)計
，其體(tǐ)積較(jiào)小
，安(ān)裝(zhuāng)完畢(bì)後(hòu)
，其高(gāo)度(dù)與動接觸鐵環之高(gāo)﹐基(jī)本不(bù)會(huì)對(duì)絕(jué)緣距離(lí)產生任何(hé)影響
，也(yě)不會(huì)影響電(diàn)力裝(zhuāng)置的安全性(xìng)。被動式無綫(xiàn)感(gǎn)應(yīng)器(qì)的(dí)訊(xùn)號(hào)要從開關櫃裏傳出(chū)
，相隔二十(shí)多米(mǐ)遠(yuǎn)
，所(suǒ)以沒有(yǒu)在(zài)開(kāi)關櫃裏(lǐ)裝任何接收裝置(zhì)
，也沒有(yǒu)電纜﹐也沒有(yǒu)天綫﹐隻有一個(gè)感應器
，不會對電(diàn)器(qì)安(ān)全(quán)產生任(rèn)何影(yǐng)響(xiǎng)。目前(qián)
，我(wǒ)國的無綫(xiàn)傳(chuán)感設(shè)備(bèi)大(dà)多采(cǎi)用(yòng)高精度(dù)的進口(kǒu)數(shù)碼傳感元(yuán)件
，且都(dū)是(shì)采(cǎi)用接觸(chù)式溫度測量。該傳感器(qì)可以(yǐ)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱點(diǎn)附近(jìn)的(dí)溫度變(biàn)化的快(kuài)速測(cè)量
，使其精度得(dé)到(dào)很高的提(tí)高(gāo)。所有的資(zī)料傳(chuán)送程序都要經(jīng)過檢查﹐檢查(chá)出(chū)的資(zī)料都會被(bèi)刪除﹐所以不會由(yóu)於(yú)傳(chuán)送而(ér)產生(shēng)有誤(wù)差的(dí)溫度。小型(xíng)
，可裝(zhuāng)於動觸頭(tóu)，靜(jìng)觸頭，變壓器進(jìn)出(chū)綫，刀閘等部(bù)位(wèi)
，一(yī)種多(duō)個傳感(gǎn)器的安裝(zhuāng)形(xíng)式(shì)
，為施(shī)工提(tí)供了便利(lì)。

　　所有(yǒu)的傳(chuán)感器的(dí)出廠(chǎng)號碼都是固定的
，隻需要在(zài)接(jiē)收(shōu)設備上(shàng)進(jìn)行匹配(pèi)就可(kě)以(yǐ)
，不(bù)需要(yào)進行前期(qī)的協調
，也不(bù)需要專門的(dí)維修(xiū)和(hé)替換。傳(chuán)感係統(tǒng)使用(yòng)頻分(fēn)多址技(jì)術
，各(gè)感應器使用相同(tóng)的(dí)波段進行通信
，所(suǒ)需(xū)的(dí)波(bō)段(duàn)不會(huì)超過(guò)20 ms。被動式無綫測溫傳(chuán)感器(qì)與(yǔ)其它環(huán)境溫(wēn)濕度，帶(dài)電顯示，抽濕機，位(wèi)移(yí)傳(chuán)感器等(děng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)均使用相同的通(tōng)訊(xùn)架構
，能(néng)共(gòng)用(yòng)一個單一(yī)的接(jiē)收裝(zhuāng)置(zhì)
，方便日(rì)後(hòu)安(ān)裝傳(chuán)感器(qì)收集其它物(wù)理量。同(tóng)時
，還(huán)集(jí)成(chéng)了 MODBUS，61850等(děng)標準接口
，可實(shí)現與其(qí)它(tā)廠(chǎng)商(shāng)的通信。為其它(tā)平台的(dí)資料分享
，提(tí)供各(gè)種(zhǒng)不同(tóng)的(dí)分(fēn)享界(jiè)麵(miàn)。具有RS485通信接口， TCP/IP通信接(jiē)口(kǒu)，RS232通信接口(kǒu)。為方(fāng)便(biàn)用戶使用(yòng)﹐有多(duō)種顯(xiǎn)示接口(kǒu)﹐有(yǒu)分別的開關櫃和變電(diàn)所(suǒ)的(dí)顯示(shì)接(jiē)口(kǒu)
，並(bìng)能將全(quán)省的資料(liào)集(jí)中在伺(sì)服器上(shàng)。被(bèi)動式(shì)無綫溫度(dù)計克(kè)服(fú)了(liǎo)電(diàn)池供電(diàn)不足(zú)的(dí)缺點(diǎn)
，提供(gōng)更多的電力(lì)
，所以即使是(shì)在較(jiào)高(gāo)的溫度(dù)下(xià)
，也可以(yǐ)進(jìn)行(háng)數據(jù)傳輸。溫(wēn)度(dù)範圍(wéi)為(wéi)-45~125攝氏(shì)度(dù)
，目(mù)前廠商仍在不(bù)斷改進
，未來的溫度(dù)將會(huì)在-45~135攝氏(shì)度(dù)之間(jiān)。

　　3無源(yuán)無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)技術在35kV高壓(yā)開關(guān)櫃中(zhōng)的(dí)應(yīng)用(yòng)

　　為改善(shàn)變電所的維修工作(zuò)
，及時(shí)解(jiě)決高壓(yā)開關櫃(guì)的發熱(rè)問題
，選(xuǎn)用了無(wú)綫溫度(dù)測(cè)量(liáng)係(xì)統。按有關規(guī)定
，結(jié)合(hé)實際條(tiáo)件對(duì)35 kV高壓開關(guān)櫃(guì)進行(háng)現(xiàn)場調試，測(cè)試
，收(shōu)集(jí)資料，分析
，驗證了(liǎo)該(gāi)係(xì)統是可(kě)靠，實用的。采(cǎi)用無綫測(cè)溫(wēn)技(jì)術後(hòu)
，變(biàn)電(diàn)所對(duì)35 kV高壓開關櫃的發熱(rè)問(wèn)題(tí)進行(háng)有效的控(kòng)製(zhì)
，保證了供電安(ān)全。

　　4安科瑞無(wú)綫測(cè)溫係(xì)統(tǒng)

　　4.1係(xì)統結(jié)構

　　Acrel-2000T無綫測溫監控係統通過RS485總(zǒng)綫(xiàn)或以(yǐ)太(tài)網與(yǔ)間(jiān)隔層(céng)的(dí)設(shè)備直接進行通訊
，係統設計(jì)遵循國(guó)際標準Modbus-RTU，Modbus-TCP等傳輸(shū)規約
，安(ān)全(quán)性(xìng)，可(kě)靠性和(hé)開(kāi)放性(xìng)都(dū)得到了(liǎo)很大(dà)地(dì)提高。該係統(tǒng)具有遙信(xìn)，遙(yáo)測(cè)，遙(yáo)控(kòng)，遙調，遙設(shè)，事件(jiàn)報警，曲綫，棒圖(tú)，報表(biǎo)和(hé)用戶(hù)管理(lǐ)功能
，可(kě)以(yǐ)監(jiān)控無綫測溫係統的(dí)設(shè)備運行(háng)狀況(kuàng)
，實現(xiàn)快(kuài)速報警響應
，預(yù)防(fáng)嚴(yán)重故(gù)障發(fā)生(shēng)。

　　適(shì)合在(zài)泛(fàn)在電力物(wù)聯網，鋼廠，化(huà)工，水泥(ní)，醫院，機場(cháng)，電廠(chǎng)，煤礦等廠礦企業，變配電所(suǒ)等(děng)電(diàn)力(lì)設備的溫(wēn)度(dù)監(jiān)測(cè)。

溫度(dù)在綫(xiàn)監測(cè)係(xì)統(tǒng)結構(gòu)圖(tú)

　　4.2係統功(gōng)能

　　測(cè)溫係(xì)統主機(jī)Acrel-2000T安(ān)裝(zhuāng)於(yú)值班監控室(shì)
，可以遠程(chéng)監(jiān)視(shì)係統(tǒng)內所有開(kāi)關設備運行溫(wēn)度狀(zhuàng)態(tài)。係(xì)統具(jù)有(yǒu)以下主要(yào)功(gōng)能：

　　溫度顯示(shì)：顯示配電係統(tǒng)內每個測溫點的實(shí)時值(zhí)
，也可實現電(diàn)腦WEB/手機APP遠(yuǎn)程(chéng)查(chá)看數(shù)據。

　　溫度曲綫：查看每(měi)個測溫點(diǎn)的(dí)溫度(dù)趨(qū)勢(shì)曲綫(xiàn)。

　　運(yùn)行報(bào)表(biǎo)：查詢及(jí)打(dǎ)印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

　　實時告警(jǐng)：係(xì)統(tǒng)能(néng)夠對(duì)各測溫(wēn)點(diǎn)異常溫(wēn)度發出(chū)告警。係統具有(yǒu)實時語音(yīn)報警(jǐng)功(gōng)能(néng)
，能夠對所(suǒ)有(yǒu)事件發出語音告警
，告警方式(shì)有(yǒu)彈(dàn)窗，語音告(gào)警等(děng)
，還可以(yǐ)短信(xìn)/APP推送告警消息
，及時(shí)提醒(xǐng)值班(bān)人(rén)員。

　　歷史事件查詢：能夠溫度越限(xiàn)等事件記錄(lù)進行(háng)存儲和管(guǎn)理
，方便(biàn)用(yòng)戶(hù)對(duì)係統事件和(hé)報警進(jìn)行歷史追溯
，查詢(xún)統計，事(shì)故分(fēn)析(xī)等(děng)。

　　4.3係統(tǒng)硬件配(pèi)置

　　溫(wēn)度在(zài)綫監測(cè)係(xì)統(tǒng)主(zhǔ)要由設備層(céng)的溫度傳(chuán)感器(qì)和溫度采集/顯示(shì)單(dān)元
，通(tōng)訊(xùn)層的(dí)邊緣計算(suàn)網關以及站控層的測(cè)溫係統主機組成(chéng)
，實(shí)現(xiàn)變(biàn)配(pèi)電係(xì)統關鍵(jiàn)電(diàn)氣部(bù)位的(dí)溫(wēn)度在綫監測。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　總結了目(mù)前35 kV高壓(yā)開關櫃采(cǎi)用常規(guī)無綫測(cè)溫技術(shù)難以滿足要求(qiú)。而(ér)高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃是(shì)電力係統中(zhōng)的關(guān)鍵設(shè)備(bèi)
，如(rú)果出現(xiàn)故障
，將(jiāng)會造成很(hěn)大的影(yǐng)響。35 kV高壓開關(guān)櫃(guì)使(shǐ)用無(wú)綫測(cè)溫技術進行測量(liáng)
，測(cè)量設備的安裝(zhuāng)方(fāng)便(biàn)，快(kuài)速(sù)測(cè)量(liáng)結果(guǒ)
，更(gēng)符合當(dāng)今(jīn)技術的(dí)快速(sù)發展。在(zài)未(wèi)來(lái)的溫度測(cè)量(liáng)技術(shù)中(zhōng)
，應結合實際的應(yīng)用(yòng)狀況(kuàng)
，對使用(yòng)中出現的(dí)問題(tí)進行總結和研究
，並在不斷的學(xué)習和摸(mō)索(suǒ)中(zhōng)*溫度(dù)測量係統(tǒng)。

　　參(cān)考(kǎo)文(wén)獻：

　　[1]馬麗娜(nà)
，楊陽(yáng).35 kV高壓開(kāi)關櫃(guì)無(wú)綫測溫(wēn)技術應(yīng)用分(fēn)析

　　[2]黃(huáng)詩敏.35kV開關櫃局部(bù)放(fàng)電帶(dài)電(diàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用與仿真分析(xī)研究[D].北京(jīng):北京(jīng)交通大學
，2015.

　　[3]安科瑞(ruì)企業微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用(yòng)手(shǒu)冊2020.06版

　　[4]安科瑞用(yòng)戶(hù)變(biàn)電站(zhàn)變(biàn)配電監控(kòng)解決(jué)方(fāng)案2021.10