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無源無線測溫系統在智能變電站10kV開關柜中的應用

     目前我國電力系統正向著大電網、高可靠性、高自動化水平方向迅猛發展。電網運行自動化、智能化的監控水平已成為我國電力系統發展的關鍵問題。高壓配電開關柜是配電系統中的重要設備，承擔著開斷和關合電力線路等重要作用，但在長期運行過程中，開關的觸點、母線及出線連接等部位因氧化腐蝕或因緊固螺栓松動等原因至使接觸電阻變大，在高負荷運行情況下，連接點發熱并形成惡性循環，且發熱點溫度無法監測，導致連接部位溫度過高甚至燒毀，造成事故停電。因此，對高壓開關柜連接點處安裝開關柜無源無線測溫裝置對其溫度變化進行實時監測及預警是非常有必要的。

智能變電站開關柜無源無線測溫的必要性：

     在變電站的運行過程中，開關柜和變壓器是一個重要組成部分。隨著電網規模擴大，其結構也變得越來越復雜。傳統的定、壓接觸器式測溫儀表由于體積大、精度低等缺陷一直未能得到很好解決。而智能化儀器設備具有較高測量速度以及較大范圍度地采集現場信息并進行處理與顯示功能。同時它還可以根據不同條件下對變 電站內運行狀態和參數變化做出快速響應，以滿足電力系統安全經濟可靠運行要求變電站的絕緣材料。在發展過程中，隨著技術進步以及市場需求，其性能也不斷提高。其中開關柜、變壓器和終端等設備是一個重要組成部分。為保證供電安全、穩定，有必要對開關柜、變壓器等重要部分進行測溫。

智能變電站10kV高壓開關柜無源無線測溫應用技術研究：

1 、智能變電站在線測溫影響因素

     在智能化變電站中，測溫影響因素有許多，其中包括主變壓器、高壓開關柜及母線的溫度。

（1）主變壓器。其主要功能是將電能傳輸到不同電壓等級。對于大型電力系統而言一般都設置專門配電室來負責對電網進行升壓和降負荷。而小型發電廠則通常也需要配置專用設備以保障正常供電需求以及降低成本等要求，在變電站中安裝相應測溫裝置可以有效地提高測量精度與可靠性。

（2）母線。母線上的電壓、電流等參數都會對變電站中測溫模塊產生影響，其中，主變壓器是主要設備之一。而母線則在整個系統中是不可或缺的部分。

（3）電纜導體。其不僅能將電能通過時效性較差地區配電線送至用戶或者直接傳輸到通信終端或進行遠距離傳送電力信號等功能外還能夠實現信息交換和數據共享等作用。因此我們可以認為智能化變電站中測溫模塊、控制與保護都需要有相應的技術支持而在這些模塊中，電纜的連接方式也同樣需要有相應技術支持，同時還應該具有良好耐壓性、抗震性能等。

2 、智能變電站無線測溫原理

（1）高壓開關柜無線溫度傳感器的工作原理：高壓開關柜無線測溫系統首先通過無線溫度傳感器感測設備表面溫度，然后通過電磁波將溫度信號傳輸至無線溫度監測儀，再通過網絡將無線溫度監測儀連接至中心監測計算機來實現無線測溫。

（2）無線溫度傳感器的優點：

采用美國TI公司最新推出的無線收發芯片，功耗小，信號強，發射距離不加任何功率放大的情況下可達300米；

測溫元件同樣采用美國TI公司的數字集成芯片，精度高，可達0.5°C。優于傳統測溫廠家使用的NTC熱敏電阻的最大精度±1°C；

傳感器材質采用耐高溫尼龍+阻燃材料，經國內知名軍工單位檢驗，滿足GB/T5169.11-2017測試，即通過850℃灼熱絲的可燃性實驗,可在高溫環境下持續工作；

溫度傳感器具有小巧的體積，當與被測物體表面直接接觸時，能保證快速測量溫度的變化，實時測量，上傳周期5~32秒智能調節。并將溫度變化處理后通過無線傳輸到溫度監測器；

無源無線溫度傳感器通過電磁感應原理從一次取電，開關柜一次電流大于5A時，進入正常工作狀態。無需電池，免除高溫下電池放電時發生無法控制的熱量噴發而發生爆炸的隱患；

使用壽命長，后期免維護,使用壽命可達10年；

無線溫度傳感器安裝適應性高，可安裝在觸頭上，不影響絕緣距離。導磁合金帶既可取能，又可起安裝固定作用。

智能化變電站10kV高壓開關柜無線測溫應用

1、高壓開關柜在線測溫方法分析

（1）蠟片測溫法

石蠟片的顏色會隨溫度的變化而變化，因此，可利用石蠟片來測量高壓開關柜的溫度。具體方法是，將石蠟片粘貼于設備連接部位，根據其顏色來判斷被測溫度，這種方法由于原理簡單、成本低廉而獲得廣泛應用。但其需要憑個人經驗來判斷溫度，因而準確率和可靠性比較低，另外也不能進行定量測量和實時在線監測。而且，對高壓開關觸點、電纜接頭等易發熱部位因為在運行時幾乎看不見而無法測量。

（2）熱紅外測溫技術

基于熱紅外的高壓開關柜測溫是利用紅外測溫槍、紅外成像儀及紫外成像儀等熱感應設備進行非接觸式測溫。其優點是測量范圍大，準確度較高，可靠性較好，但是設備儀器昂貴，且需大量人力進行定期巡測，無法實現溫度的實時在線監測。

另外，由于高壓開關柜內部件處于高電壓、強磁場及密閉的運行環境中，測溫石蠟片、熱紅外測溫等常規的測溫方式已無法實現柜內部件溫度測量。目前，基于無線溫度傳感技術的高壓供電設備溫度實時監測是克服上述問題的一個比較理想的解決方案。

正瑞開關柜無源無線測溫系統解決方案：

1、概述

      電氣接點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 無源無線測溫系統通過RS 485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較大地提高。該系統具有事件報警、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。

2、應用場所

      開關柜無源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。

3、系統結構

無線測溫系統結構圖

4、系統功能

      開關柜無線測溫系統由無線溫度傳感器、無線測溫監測主機等組成。測溫系統主機DCT-30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。

系統具有以下功能：

（1）電氣監控系統分布圖：在顯示界面可以顯示一次系統模擬圖。

（2）溫度監測：在監控系統上集中顯示被測各點的溫度值。

（3）報警功能：實際測量到的參數值超過報警值時進行聲光報警，并帶有語音報警功能。

（4）故障顯示：被測設備溫度點的位置非正常工作時顯示故障。

（5）數據庫功能：存儲所有被測點的各個時刻的溫度值，以便進行歷史查詢歷史曲線顯示。

（6）權限管理：可進行權限設置。運行數據的設定、修改等需經有使用權限的系統操作人員操作方生效。

（7）遠程通信：系統提供 RS485 總線通訊方式，以滿足遠程通信。

      無源無線測溫系統在高壓開關柜溫度監測的應用，解決了長期以來高壓開關柜需要人工現場測溫，開關柜內部溫度無法測量等問題，大大減少了設備檢修停電次數和時間，減輕了日常巡檢的工作量，提高工作人員自身安全性。無源無線測溫系統能及時發現各關鍵點部位的溫度異常狀況，避免連接部位老化或接觸電阻過大而產生過熱現象，為電力安全生產和供電提供了有力保證，提高了設備的智能性。

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