變電站無線測溫系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：目，變電站普遍采用的全密封結(jié)構(gòu)高壓開關(guān)柜的溫度無法監(jiān)測，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來很大的隱患。本文介紹了變電站無線測溫系統(tǒng)的構(gòu)成、主要特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際闡述了變電站無線測溫系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，并對變電站無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵字：變電站、無線測溫

1引言

       電力系統(tǒng)從發(fā)電廠、變電站、高壓輸電線路到城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)，電接點(diǎn)溫度的變化是關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的個(gè)十分重要的指標(biāo)，而溫度變化需要綜合考慮負(fù)荷、天氣等運(yùn)行條件，具有不可預(yù)知性，直以來都是電力系統(tǒng)非常關(guān)注的問題。

       隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，無人值班的變電站越來越多，變電站的高壓開關(guān)柜采用全密封結(jié)構(gòu)，在長期運(yùn)行過程中，開關(guān)的觸點(diǎn)和母線連接等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，由于這些發(fā)熱部位的溫度無法監(jiān)測，設(shè)備的運(yùn)行條件越來越惡劣，發(fā)生高壓開關(guān)柜內(nèi)觸頭熔斷、刀閘燒毀等設(shè)備事故的概率大大增加?；陔姶挪▊鬏斝盘柕淖冸娬緹o線測溫系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓柜等高壓設(shè)備的運(yùn)行溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備隱患，對于提高設(shè)備管理水平、供電可靠性都具有重要的意義。

2變電站無線測溫系統(tǒng)的構(gòu)成

       變電站無線測溫系統(tǒng)由無線測溫螺母、無線接收盒、信號路由器、后臺管理系統(tǒng)組成，實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)電廠/變電站的高壓開關(guān)柜、母線接頭、室外刀閘開關(guān)觸點(diǎn)等部件的溫度。

變電站無線測溫系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示;

1.測溫螺母：安裝在需要測溫的載流部件上，內(nèi)置溫控開關(guān)，在螺母溫度超過開關(guān)溫（如：60攝氏度），螺母內(nèi)部電路接通，開始采集螺母溫度，并且通過RF發(fā)射溫度信號;

2.接收盒接收各螺母的RF射頻信號，并保存螺母溫度，等待主站查詢；

圖1  變電站無線測溫系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.各個(gè)接收盒，通過RS485總線并接起來，經(jīng)過RS485轉(zhuǎn)Rs232直接接入主站pc：

4.主站不斷輪詢各接收盒，查詢溫度信息，接收盒將各螺母溫度信息發(fā)送上主站；

5.接收盒不保存歷史溫度信息，只保留當(dāng)螺母溫度信息，即接收盒內(nèi)保存的是個(gè)當(dāng)各螺母的溫度影射表；

6.螺母的歷史溫度信息由主站保存：

7.接收盒不限定接收哪些螺母的信息，即實(shí)際接收到哪些螺母，就影射哪些螺母：

8.后臺監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢、超溫報(bào)警、發(fā)信等功能。

3變電站無線測溫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

       基于電磁波傳輸信號的變電站無線測溫系統(tǒng)，采用先進(jìn)成熟的傳感技術(shù)和*先進(jìn)的無線通訊技術(shù)進(jìn)行高壓隔離和信號傳輸，利用其固有的絕緣性和抗電磁場干擾性能，從根本上解決了電廠、變電站電接點(diǎn)溫度不易監(jiān)測的難題：通過變電站無線測溫系統(tǒng)，在線測量各設(shè)置點(diǎn)溫度后，以無線方式將數(shù)據(jù)上傳至本地溫度顯示儀，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警功能。還可與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在遠(yuǎn)端中心監(jiān)控室內(nèi)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行溫度，發(fā)現(xiàn)異常，遠(yuǎn)程報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。此系統(tǒng)主要有如下特占

1.測溫螺母在線取電/太陽能取電。螺母采用在線取電/太陽能取電，大大提高了終端的使用壽命，提高了變電站無線測溫系統(tǒng)的安全運(yùn)行年限，使用壽命可達(dá)8年以上。

2.設(shè)有溫度告警閥值，如采集到的溫度數(shù)據(jù)高于此告警閥值，則在后臺監(jiān)控界面上彈出報(bào)警信息，并以聲光方式提示工作人員采用必要措施，甚至直接以短信的方式通知相關(guān)人員。提高管理者對現(xiàn)場設(shè)備的管理效率，實(shí)現(xiàn)全信息化管理。

3.當(dāng)無線傳感器發(fā)送被監(jiān)測點(diǎn)溫度的同時(shí)，把其自身的編號()D號）也傳輸出來，計(jì)算機(jī)根據(jù)事先在數(shù)據(jù)庫中保存的傳感器編號與安裝地點(diǎn)關(guān)系，自動(dòng)確定各監(jiān)測點(diǎn)的溫度，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度回。

4.傳感器與測溫終端之間采用無線連接，既方便了系統(tǒng)的安裝與維護(hù)，又減少了對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，系統(tǒng)的安全性好。

5.每天24小時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測。傳感器每小時(shí)（可以事先設(shè)定）自動(dòng)發(fā)射次監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)收集并記錄所有監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好。

6.無線通信選擇工作于433MHz、9巧MHz等 ISM工作頻率，對人體無傷害，對周圍設(shè)備無電磁干擾，符合FCC標(biāo)準(zhǔn)和家無線管理規(guī)定。

7.系統(tǒng)具有趨勢分析功能。

8.對每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)測得的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行分析并可以長時(shí)間保存記錄。對溫度變化呈現(xiàn)逐步升高的監(jiān)測點(diǎn)，在溫度沒有達(dá)到上限值之，事先進(jìn)行預(yù)警，把隱患消除在萌芽狀態(tài)。

9.測溫螺母的體積為8mm*27mm @為大直徑），非常小巧，可以非常方便的安裝在高壓柜，安裝時(shí)將此設(shè)備擰緊在接觸點(diǎn)的螺栓上即可，無需額外增加設(shè)備，改變原有設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

10.擴(kuò)容靈活，不受分組限制，每個(gè)無線接收盒多可以接收90個(gè)螺母發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

4 變電站無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

       110kV大洲變電站是高要電網(wǎng)的重要負(fù)荷站，為便于對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在大洲站加裝了無線測溫系統(tǒng)，對無法測溫、負(fù)荷較重的8面 10kV高壓柜實(shí)現(xiàn)在線測溫。

       通過在每面開關(guān)柜的上隔離靜觸頭、下隔離靜觸頭、開關(guān)連線及出線柜的出線電纜頭四個(gè)部位的 (A、B、c)相各裝設(shè)個(gè)無線測溫傳感器，實(shí)現(xiàn)對8面高壓柜的96個(gè)測試點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)無線監(jiān)測。此系統(tǒng)共安裝96個(gè)傳感器，設(shè)置超60度報(bào)警、超 80度發(fā)信息，報(bào)警信息直接通過手機(jī)短信發(fā)送至變電站負(fù)責(zé)人。

       系統(tǒng)于2010年6月巧日投運(yùn)，投運(yùn)個(gè)月以來，總體運(yùn)行良好，共發(fā)出報(bào)警信息23條。系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了8個(gè)高壓開關(guān)柜的各部分溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，變電站負(fù)責(zé)人還通過報(bào)警信息及時(shí)安排處理了 2起設(shè)備發(fā)熱缺陷，確保了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。圖 2、圖3是從系統(tǒng)調(diào)出的監(jiān)控信息。

從圖2可以很清晰的查到安裝的96個(gè)測溫螺母的情況，從而清楚地看到各個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)際溫度，超過溫度報(bào)警值（設(shè)置為60度）的用紅色字體標(biāo)出，方便查詢設(shè)備的運(yùn)行溫度。

從圖3可以很清晰的看到5184 C相刀閘線路側(cè)在2010年7月14日至7月巧日的溫度曲線，從溫度趨勢可以對某個(gè)特定的部件進(jìn)行有效的溫度變化趨勢分析。

圖2系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)查詢

圖3 5184C相刀閘線路側(cè)的溫度曲線

5 安科瑞ARTM系列電氣接點(diǎn)在線測溫產(chǎn)品選型

       安科瑞電氣接點(diǎn)無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發(fā)器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動(dòng)觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發(fā)熱接點(diǎn)，將測溫?cái)?shù)據(jù)通過無線射頻技術(shù)傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統(tǒng)（如圖4結(jié)構(gòu)圖）。這樣，運(yùn)行值班人員可以隨時(shí)查閱柜內(nèi)各個(gè)接點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，隨時(shí)掌握各接點(diǎn)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，大大提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

圖4 結(jié)構(gòu)圖 

5.1安科瑞無線溫度傳感器

       無線溫度傳感器共有5種，分別對應(yīng)螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片固定等安裝方式。針對不同的變電站要求，可根據(jù)傳感器供電方式以及安裝位置的不同，考慮安裝方便的因素，選擇相匹配的傳感器。

5.2安科瑞無線收發(fā)器

       無線測溫收發(fā)器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數(shù)據(jù)。收發(fā)器根據(jù)不同的傳感器型號進(jìn)行匹配，同時(shí)傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

5.3安科瑞顯示終端

       顯示裝置通過RS485連接收發(fā)器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內(nèi)。方便操作人員現(xiàn)場及時(shí)查看電氣節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度的同時(shí)，也可以通過RS485或以太網(wǎng)通訊的方式在后臺系統(tǒng)查看現(xiàn)場情況。

6應(yīng)用展望

       從工程應(yīng)用的實(shí)例來看，變電站無線測溫系統(tǒng)在線測量溫度的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)抗干擾性能力也通過了現(xiàn)場的考驗(yàn)。應(yīng)用這套系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌握變電站高壓設(shè)備特別是高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平，分析設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢，這對提高設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，減少停電事故有著積極的意義。在線測溫不僅能適用于密封的高壓開關(guān)柜，也適用于室外敞開的高壓設(shè)備，隨著無線測溫系統(tǒng)的大量應(yīng)用，變電站在線測溫將逐漸取代目人工測溫的方法，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的實(shí)時(shí)在線測溫。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳志根.變電站無線測溫系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電力技術(shù).2010.8

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊  2019.11版

作者簡介：趙娜，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用