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高壓小車開關柜中無線測溫系統的設計與應用
來源：正瑞電子
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發布日期：2023-08-21
在高壓開關柜使用過程中，母線連接點和柜內的接觸點、動靜觸頭電路產生的發熱量過大，很容易出現火災事故和停電事故。所以，做好高壓開關柜中溫度的監測工作至關重要。由于高壓設備中存在裸露電壓，使用常規的溫度監測方法并不能將高壓絕緣問題解決，而開關柜無線測溫系統使用無線傳輸信息，無須進行布線和使用高壓設備等，也不需要采取相應的絕緣措施，可以有效解決高壓設備溫度監測問題。
1、無線測溫系統設計的重要性
10KV高壓柜是電力系統中重要組成部分，安全運行是用戶負荷的重要保證。高壓柜的特點是負荷電流較大、容易發熱，需要定期測溫。通常10kV高壓柜分為旋轉刀閘式和小車式兩種，小車式高壓柜由于觸頭完全密封，在柜外無法觀察測溫，因此巡視人員只能通過對柜壁測溫來間接推算內部是否發熱，溫度的傳導損耗導致精度十分低，而且無法觀察細微的變化，不滿足安全運行的要求。
2、高壓開關柜無線測溫系統設計原理
2.1 系統的主要組成
無線測溫系統主要由無線溫度傳感器、無線溫度監測器、監控室上位機、通信系統構成，其中，無線溫度傳感器用來收集各子無線溫度傳感器的數據，并進行處理和儲存，所有的無線傳感溫度監測器都利用RS485總線和監控室上位機進行通信，從而組成分布式監測系統。
2.2 無線溫度傳感器
無線測溫傳感器為感應取電模式。感應電源采用小CT磁飽和技術由一次電流感應出電源，將其安裝在開關柜觸頭或電纜接頭上，當通過電流保持在5A以上，感應電源即可不間斷提供給傳感器穩定的工作電壓，消除了電池供電需要停電更換的弊端，大大減少了維護工作量。
無線溫度傳感器由于體積比較小，適合用來測量開關柜中的溫度熱接點，可以對開關柜中引出電纜接頭、觸頭、母線連接點的運行溫度進行測量。
2.3 無線溫度監測器
無線溫度監測器主要用來對溫度傳感器的數據收集、儲存、處理、報警信號輸出等，并將信號轉換成電信號,經內部電路處理，通過彩色液晶顯示屏顯示當前所測溫度。同時上傳到監控主機，使運行人員能夠對溫度進行實時在線準確地巡檢，對高壓電氣設備接點溫度狀態能夠及時地掌握。
2.4 抗電磁干擾
在進行設計時，無線測溫傳感器布置在母排接近開關觸頭和接頭表面的觸臂上，一旦有大電流從觸臂和母排流過，會產生比較大的電磁場，進而影響傳感器的正常運行。為保證無線傳感器的正常運行，需要采取一定的屏蔽措施。在進行系統設計時，除了要對天線外接外，還需要在屏蔽盒中布置電路，降低運行過程中電磁輻射產生的影響。在導熱片上布置溫度傳感器，并將其他屏蔽盒中剩余的空間進行灌膠，為了保證其具有良好的絕緣性，需要將無線測溫傳感器使用熱鎖管包裹好。
3、高壓小車開關柜無線測溫系統的實際應用
在開關柜無線測系統技術方案中，通過無線溫度傳感器的設置可以測量小車動觸頭的溫度，通過數據接收處理器可以接收溫度數據，并對當前的溫度數據進行判斷，保證測量的準確性，避免了通過通信模塊連接的遠程報警單元出現誤報；同時小車式開關柜上設置有顯示屏，可以實時顯示溫度數據，便于運維人員查看顯示屏及時了解小車式開關柜內的小車動觸頭發熱情況，保證小車式開關柜的安全運行；同時遠程報警單元連接有終端設備，終端設備可以是手機或其他設備，便于運維人員通過終端設備及時掌握小車式開關柜的工作狀況。
在該技術方案中，通信模塊能夠將數據處理單元處理后的指令、溫度數據發送至遠程報警單元。無線溫度傳感器為綁扎式溫度傳感器，將綁扎式溫度傳感器套設于小車動觸頭套管上。綁扎式溫度傳感器可以根據小車觸頭套管的直徑大小進行調節，便于溫度傳感器安裝在不同規格的小車觸頭上。溫度傳感器采用絕緣性溫度傳感器。這樣設置可以使溫度傳感器盡可能靠近小車觸頭，得到更真實的溫度值，防止流經小車觸頭的電流對溫度傳感器的影響，保證溫度測量的準確性。
4、山東正瑞開關柜無線測溫監測系統
4.1 簡介
開關柜無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 電阻過大而發熱成為安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。
ZRDCT-30開關柜無線測溫系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了提高。該系統具有遙控、事件報警、曲線、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。
4.2 應用場所
開關柜無線測溫系統適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。
4.3 系統結構
無線測溫監測系統結構圖
4.4 系統功能
山東正瑞ZRMSCADA無線測溫監控軟件界面可根據用戶要求組態各種畫面。可以采集無線溫度監測器數據，通過組態畫面實時顯示溫度，超限報警，能夠查詢溫度歷史數和曲線進行分析，可通過手機APP查看數據和接收報警通知。同時能夠將數據上傳阿里云服務器，通過手機APP查看和報警。
具有ModbusRTU，ModbusTCP，CDT等多種標準協議，可以增加其他非標準協議通信模塊。
（1）可以查看現場實時數據；
（2）具有超溫，超限等報警功能；
（3）采用C/S結構，可通過安裝客戶端軟件查看數據；
（4）存儲歷史數據，可查看歷史曲線，歷史報警記錄等。
（5）采集各個變電站終端的信息數據；
（6）顯示各電纜中間頭溫度，開關柜觸頭溫度，電容器溫度等；
（7）具有報警功能，探測器報警，溫度超限報警，通信中斷報警等；
溫度歷史曲線查詢；
（8）歷史報警事件查詢；
（9）權限管理，獲得權限可通過客戶端瀏覽數據。
（10）報警聯動，報警時彈出報警畫面，顯示報警位置。
（11）數據上阿里云服務器，通過手機APP查看和報警。
5、結語
總體來說，實現無線測溫技術在小車式高壓開關柜中的應用，可以實時有效地掌握高壓開關柜的具體問題，以此來協助工作人員及時采取相應的措施，通過顯示屏的設置可以在小車式開關柜上及時顯示溫度電流信息，便于運維人員查看，及時了解小車式開關柜內小車動觸頭的工作情況，保證了小車動觸頭的安全運行。做好事故的防治工作，促進高壓開關柜的可持續運行。
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