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浅谈10kV高压开关柜无线测温技术

更新时间:2024-03-01      浏览次数:347

摘要:在电力系统当中,10kV高压开关柜是一项非常关键的内容,其运行质量会对整个电力系统的安全、稳定运行造成直接的影响,但在实际运行中,受到诸多因素的影响,10kV高压开关柜非常容易出现发热故障,从而对其正常运行造成不利影响。而为了对这种情况加以治理,还需要利用无线测温技术对10kV高压开关柜进行实时的监测,使故障隐患能够及时的排除,这对于电力系统的安全、稳定运行具有非常重要的意义,所以,有必要针对相关内容进行深入的研究。

关键词:10kV;高压开关柜;无线测温技术;

1无线测温的原理

无线测温的原理根据温度传感元件的不同可以分为热敏电阻温度传感器、红外测温传感器、半导体传感器、声表面温度传感器以及无源无线温度传感器,下面笔者将做进一步的分析。

1.1热敏电阻温度传感器

热敏传感器的原理就是阻值会随着温度的变化而发生改变,通过阻值的大小来反映出温度的高低。热敏传感器的优点是灵敏度比较高;缺点是热敏电阻值和温度的线性关系比较差,元件容易老化,使用的寿命相对比较短,随着使用寿命的缩短,度和稳定性会慢慢变差。

1.2红外测温传感器

红外测温传感器主要利用黑体辐射的定律,黑体辐射的定律:任何物体只要是高于零度,就都会发出红外线。红外线测温传感器的特点是采用的非接触式测量,测量和被测量的物体之间不需要任何遮挡物,也不需要做绝缘处理;缺点是在测温的过程中容易受到温度、湿度、辐射等因素的影响。

1.3半导体传感器

半导体传感器主要是将PN作为测温的元件,原理是PN会随着温度的变化而变化,加强恒定电流,通过运行中输出电流的大小来反映出柜内的温度。半导体传感器的度相对比较高,但是灵敏度相对热敏电阻要低一些,半导体传感器反映的时间要比热敏电阻更长一些。半导体电阻的优点是不易老化、使用的寿命相比较长,具有很高的可靠性。

1.4声表面温度传感器

声表面传感器大的特点就是测温的方式为无源测量方式,通过无线传输的方式进行开关柜内的温度测量。声表面传感器的优点是体积比较小,不需要电源就可以工作,缺点是由于无线信号的传输距离比较短,并且在传输的工程中不允许有任何的阻碍物,被测温部位如果发生位移或者是震动的情况机会导致声表面波的相位发生变化,影响测温的准确性。

1.5无源无线温度传感器

无源无线温度传感器使用收集方法取得以供传感器使用,拋弃了电池及传统CT取电。该传感器使用等电位方法使高压电力系统更加安全可靠;收集(EH)技术具有可循环、、低能耗的优点,它建立在微电子技术与微功耗技术的基础上,是以后无线测温系统的发展趋势。

2无线测温技术的特点

2.1安全性

其可以通过点位绝缘安装,降低爬电影响,所以不会影响电气设备的安全运行,具有较高的安全性。

2.2准确性

在无线传感器系统当中往往会应用一些精度较高的数字传感器,且这些传感器大多以接触式测温为主,将传感器设置在发热点附近能够将测温部位的温度变化情况快速、准确测量出来,从而为监测系统提供准确的测温数据。

2.3 方便性

通常情况下,无线测温元件的体积都比较小,因此,其安装较为方便,能够进行灵活的组网,既可以使用有线网络,也可以使用无线网络,而且能够满足多点安装的需求,确保测量工作的性。

2.4易用性

通常会采用模块化的方式进行无线测温平台的设计,通过这种设计方式,能够提升系统操作的便捷性和简单性,且便于和网络的连接,实现系统的自动化控制,确保了系统的易用性。

2.5能耗低

无线测温技术的应用较为重视低功耗理念的应用,所以在应用该项技术进行测温时,不仅不会造成太大的能源消耗问题,还会使测温元件的使用寿命得到的延长。

3 10kV高压开关柜中的无线测温系统

3.1系统硬件

其主要包括温度显示仪、温度传感器与微以及通信单元等。其中,温度传感器选采用单总线接口方式,只需一条接线便可以实现温度传感器和微处理器之间双向通信。将单片机微作为10kV高压开关柜无线测温系统的控制单元,用于对测得的各项温度数据进行准确读取。在运用该系统对10kV高压开关柜进行测温时,作为数据接收装置的温度显示仪在顺利接收到经由温度传感器传输的温度数据后,将会直接在LCD屏幕中显示出实时温度数据,并利用RS485总线或是LAN传输的方式向监控主机传输相应的温度数据与地址。一般情况下,为了便于后续的设备运维管理,同时为保障设备运行安全,需要将无线温度传感器牢固捆扎安装在开关柜刀闸的A相与B、C相的上下静触头位置处。

3.2系统软件

10kV高压开关柜无线测温系统的温度采集器在正式运行中,经过初始化后将主动进行10kV高压开关柜各项测温点的温度数据采集,随后发送传感器编号与具体温度数据。在10kV高压开关柜无线测温系统中,主控室内安装有监测工作站,利用RS485网线,安装着系统全部监控软件的计算机可直接连接无线温度显示仪。当无线温度显示仪完成温度数据的接收之后,将会直接显示传感器编号与温度数据,此时10kV高压开关柜无线测温系统中的数据处理装置,会将其采集得到的温度数据与规定温度值进行比较。如果系统判断存在超温情况,将立即发出告警信号,并在LCD屏中直接予以显示,系统发出的告警信号将经由数据通信传输单元传输至监控,由此提醒相关工作人员注意。如果系统判断未出现超温情况,则系统同样会先在LCD屏中直接显示出监测得到的10kV高压开关柜温度值,而后再将得到的温度数据传输至监控即可结束该程序。

3.3应用效果

结合10kV高压开关柜无线测温系统实际使用情况可知,为证明使用10kV高压开关柜无线测温技术可以、的完成高压开关柜温度测量工作。工作人员在使用10kV高压开关柜无线测温系统的同时,还选用具有较高性的红外测温仪,其温度测量范围在零下50℃到零上380℃之间。在将测温范围设定在25℃到80℃之间后,每隔5℃10kV高压开关柜无线测温系统与红外测温仪将会自动进行一次温度数据的采集与记录。在一共进行12次测温的情况下,10kV高压开关柜无线测温系统与红外测温仪之间的误差均需严格控制在3℃以内。例如在测温中,无线测温系统所获得的10kV高压开关柜温度数据为23℃,而红外测温仪显示的温度数据为24℃。在第六次测温中,系统与红外测温仪所检测得到的开关柜温度数据均为50℃,在1次测温时,10kV高压开关柜无线测温系统所测得的开关柜温度值为72℃,而红外测温仪显示得到的温度值为73℃。根据整体应用效果来看,10kV高压开关柜无线测温系统可以实时完成开关柜的温度数值采集工作,并时间将采集得到的温度数据传输至微处理器中,与此同时液晶显示屏中也将同步显示具体温度数值。当系统检测发现所测实际温度值超出规定温度值时,系统将会自动发出告警信息提示工作人员注意。

4 安科瑞温度在线监测系统解决方案

4.1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、可靠性和性都得到了大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件告警、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,实现快速告警响应,预防严重故障发生。

4.2应用场所

适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据、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。

4.3系统结构



5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:

5.1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。

5.2温度曲线:

查看每个测温点的温度趋势曲线。

5.3运行报表:

查询及打印各测温点时间的温度数据。

5.4实时告警:

系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时音频告警功能,能够对所有事件发出音频告警,告警方式有弹窗、音频告警等,还可以/APP推送告警消息,及时提醒值班人员。

5.png

5.5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告警进行历史追溯,查询统计、事故分析等。

6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,通讯层的边缘计算智能通讯管理机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。

名称

型号

参数说明

系统组态软件

Acrel-2000/T

硬件:内存 4G,硬盘 500G,以太网口。

显示器:21 寸,分辨率 1280*1024。

操作系统:Windows 7 64 位简体中文旗舰版。

数据库系统:Microsoft L Server 2008 R2。

通讯协议:IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、Modbus RTU、Modbus TCP 等国际标准通信规约

智能通信管理机

Anet-2E4

通用智能通讯管理机2路网口,4路RS485,可选配1路LORA,带电告警功能,支持485,4G从模块扩展。

无线测温集中采集设备

Acrel-2000T/A

壁挂式安装

标配一路485接口、一路以太网口

自带蜂鸣器告警

柜体尺寸480*420*200 (单位mm)

Acrel-2000T/B

硬件:内存4G,硬盘128G,以太网口

显示器:12寸,分辨率800*600

操作系统:Windows7

数据库系统:Microsoft L Server 2008 R2

可选Web平台/APP服务器

柜体尺寸为480*420*200(单位mm)

显示终端

ATP007

ATP010

DC24V供电;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口;

可接收20个ATC200/1个AT00/1个AT50-C。

ARTM-Pn

面框96*96*17mm,65mm;开孔92*92mm;

AC85-265V或DC100-300V供电;

一路上行RS485接口,Modbus协议;

可接收60个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

ASD320

ASD300

面框237.5*177.5*15.3mm,67mm;开孔220*165mm;

AC85-265V或DC100-300V供电;

一路上行RS485接口,Modbus协议;

可接收12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。

智能温度巡检仪

ARTM-8

开孔88*88mm 嵌入式按照;

AC85-265V或DC100-300V供电;

一路上行RS485接口,Modbus协议;

可接入8路PT100传感器,适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温;

ARTM-24

35MM导轨安装;

AC85-265V或DC100-300V供电;

一路上行RS485接口,Modbus协议;

24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出,用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温;

无线收发器

AT50-C

可接收60个ATE100/ATE100M/ATE200/AT00/ATE100P/ATE200P传感器数据。

ATC600

ATC600有两种规格;ATC600-C可接收240个ATE100/ATE100M/ATE200/AT00/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。

电池型无线测温传感器

ATE100M

电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃470MHz,空旷距离150米;

32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。

ATE200

电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃470MHz,空旷距离150米;

35*35*17mm,  L=330mm(长*宽*高,三色表带)。

ATE200P

电池供电,寿命≥5年;-50℃~+125℃;

精度±1℃470MHz,空旷距离150米,防护等级IP68;35*35*17mm,  L=330mm(长*宽*高,三色表带) 。

CT取电型无线测温传感器

ATE400

CT感应取电,启动电流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空旷距离150米;

合金片固定、取电;三色外壳;25.82*20.42*12.8mm(长*宽*高)。

有线温度传感器

PT100

用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系;

用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好Pt100

NTC

用于低压接点测温时,具体封装、精度、线制、线材、线长与供应商联系;

用于变压器、电机绕组测温时,建议变压器或电机内部预埋好

7结束语

总而言之,相关的工作人员一定要对无线测温技术进行深入的研究,并结合实际情况,在10kV高压开关柜当中对其进行合理的应用,使其能够在电网运行过程中发挥更大的作用,从而的我国电网事业的发展。

【参考文献】

[1]郑乐乐.高压开关柜温度在线监测技术[J].矿业装备,2019(02):114-115.

[2]蒲伟.浅论智能化变电站10kV高压开关柜在线测温技术[J].低碳世界,2017(18):93-94.

[3]苏琳.10kV 高压开关柜无线测温技术.河北电力装备有限公司056004

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11月版

作者介绍:

虞佳豪   现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司主要研究方向为电能计量管理与保护



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