淺談高壓開關柜無線測溫系統的應用

安科瑞 陳聰

摘要：高壓開關柜是保護高壓系統得以安全運轉的重要設備，不過由于高壓開關柜需要保持長期穩定的工作，因此在高壓柜的內部導電處很容易會因為過熱造成相連設備的損壞，甚至情況嚴重時將出現火災甚至爆炸等事故。為了避免事故災害的出現，我們就做好高壓柜的溫度控制，結合其測溫區特點，可以使用無線組網、無線傳輸、CT供電的無線測溫方式，保障設備系統的整體安全和穩定。

關鍵詞：高壓開關柜；無線測溫；測溫系統；無線組網

引言

高壓開關柜主要用于關閉以及開斷電氣設備的電力線路，是保障系統安全運轉的重要設備。為了保障電氣系統得以安全穩定的運行，開關柜通常需要保持長期的運行，這所帶來的影響非常明顯。首先是在長期運行狀態下，高壓開關柜的運轉結構會出現磨損。其次在高壓高溫的工作環境下，高壓開關柜還會出現一定的氧化，進而造成設備部件的松動。這些問題所帶來的弊端是導電處電阻增大，進而影響系統安全性和穩定性。如若不加以控制，必然會造成放電、熔焊甚至火災等問題。

一、高壓開關柜無線測溫運作原理及構成

高壓開關柜對測溫有著很高的要求具體包括：不可出現高壓絕緣；測溫系統不可影響高壓柜工作性能；測溫系統不可以對高壓柜造成電磁干擾。針對以上需求，無線測溫系統結構被設計為如圖1所示。

無線測溫主要是由三個部位構成，分別為監測裝置、低壓接收端與上位機數據處理裝置、高壓發射端裝置。

（一）無線模塊

一般來說高壓柜的無線測溫能夠滿足這樣幾點條件：點對多點組網；傳輸距離達10米至30米之間；能夠進行數據實時傳輸。目前常用的無線通信技術包括藍牙、UWB、WiFi、

ZigBee等，主流無線通信全部使用的是2.4執照頻段，該頻段免費，能夠實現近距離的信號無線傳輸，一般常用于農業自動化、汽車自動化以及電子設備消費等。

（二）高壓發射端

該組織通常被設置在高壓柜內部，例如動靜出頭能夠實現高壓柜內部溫度采集，使用單片機測量與處理高壓柜溫度傳感器，通過無線模塊將溫度數據傳輸至低壓接收端。高壓

發射端電路用于對設備系統的溫度數據采集和傳輸。因高壓發射端所安置的設備為10kV高壓設備，因此高壓發射端通常會被設計成較小的體積，且安裝方便，能夠利用CT供能。所以高壓發射端通常會包括無線電路、單片機、電源電路、溫度傳感器等部分具體如圖2所示。

（三）抗干擾措施

高壓柜一般工作在大電流、高電壓環境，顯然這會對高壓柜的溫度監測造成一定干擾。針對這一問題，我們對高壓柜進行抗干擾設計，提高測溫可靠性。抗干擾需要解決三個要素，分別為干擾源，敏感設備，以及傳播途徑。對此可以針對性的調整測溫設備的軟硬件，從而抑制甚至消除電磁干擾。如軟件方面可以通過提高軟件抗干擾度的方式，即在單片機設計中采取冗余設計，并啟用開門狗模塊，加入溫度監測校驗，保障信號穩定。

二、實驗結論

為證實本系統測溫效果，筆者通過實驗室升流器模擬電流，將高壓發射端放置在電路導線，分別在30℃、45℃、60℃、70℃、90℃、110℃進行檢測，結果如圖3。

從實驗結果可以看出，本次測溫度誤差為±1℃，因此可以滿足高壓柜測溫要求。

三、安科瑞溫度在線監測系統解決方案

（一）概述

電氣接點在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。

Acrel2000T無線測溫監控系統通過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ModbusRTU、ModbusTCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、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。

（二）應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據、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。

（三）系統結構

（四）系統功能

測溫系統主機Acrel2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1. 溫度顯示

顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

（2）溫度曲線

查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

（3）運行報表

查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

（4）實時告警

系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

（5）歷史事件查詢

能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

（五）系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

四、結語

本文所研究和介紹的高壓柜測溫系統，使用的是無線組網、CT供電的無線傳輸系統，因此能夠有效解決高壓柜測溫系統突然升高，以及柜內高壓絕緣等問題。利用CT供電可以在保障高壓側電路穩定供能的同時實現對地絕緣。無線組網的連接方式則可以確保測溫系統更為實用。*后從軟硬件等方面提供給測溫系統的抗干擾設施，更是可以大幅提高測溫質量及可靠性。

參考文獻

1. 周文文,聶一雄,徐衛東,等.10kV智能化高壓開關柜測溫系統設計[J].廣東電力,2017,30(12):130135.

2. 董淑瑩，鄭文龍，穆三強，高壓開關柜無線測溫系統的研究

3. 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版