安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：在智能化變電站設備中，對其基本結構進行分析，以及智能化變電站設備的基本運行進行研究，從而實現10kV高壓開關柜在線測溫技術的投入使用。在這個前提下，闡述介紹10kV高壓開關柜在線測溫技術的主要內容，對10kV高壓開關柜在線測溫技術的相關應用優缺點進行對比分析，希望更好的將在線測溫技術運用在智能化變電站10kV高壓開關柜上。

關鍵詞：高壓；智能化變電站；溫度測量

0 引言

    在10kV配電網中，10kV高壓開關柜就是用來進行電氣配備的電氣設備，由于其工作時間較長，所以承擔的高負荷電流也就較多，由于高負荷電流的影響，并且10kV高壓開關柜的各組件接頭發生松動等現象，這會導致lOkV高壓開關柜中的電阻變大，如果電阻變大了，就會導致lOkV高壓開關柜內部熱量升高，容易使其內部出現一定的損壞，所以，采取的在線測溫技術至關重要，合理的控制10kV高壓開關柜內部的溫度，進而保證lOkV高壓開關柜能夠正常的運行。

1 10kV高壓開關柜在線測溫的重要意義

    在電力系統中，系統負荷分配的重要電氣設備就是高壓開關柜。有時候，高壓開關柜長期長期使用，并且受到柜內接點材質不良、插頭位置不當、動靜觸指彈簧沒有嚴密接觸等因素的影響，就會導致開關柜溫度變高，容易出現安全事故。某電網公司在2013～2014年這段時間內，高壓開關柜事故出現6起，在這6起事故中，由于發熱原因所引發的有3起，占事故總數的一半．同時，3起事故斗導致了主變壓調壓器跳閘以及母線失壓。這種情況，不僅容易使開關柜內的相關電氣設備損壞．而且還會使大范圍停電，對企業和居民產生了較大的影響。所以我們要避免這種情況的再次發生，一定要采用相關技術手段，保障高壓開關柜能夠穩定運行。

現階段，高壓開關柜一般都是金屬密封結構，這能對開關柜安全進行的保證，減少不必要的傷害。所以，以往的測溫方法已經不能用于現在的開關柜結構尤其是KYN型中置移開式開關柜，絕緣材料對導電位置產生了大的干擾，導致以往的紅外測溫手段不能準對內部設備的溫度進行測量。所以，在10kV高壓開關柜中要使用開關柜內部測量的方法，對柜內元件進行實時監測，以便及時發現溫度過高的情況，也能更及時的對其進行處理，從根本上避免安全事故的發生。

2 10kV高壓開關柜在線測溫技術的主要內容

    10kV高壓開關柜的柜體一般是全封閉式的，由于柜內的空間很小，并且柜中的設備較多，導致電氣設備的安全距離非常狹小，這就增加了測溫工作的難度。以往的測溫技術大多存在著一定的不足之處，使用以往的計術對10kV高壓開關柜測溫時，往往不能達到理想的效果。所以，研究新型的在線測溫系統勢在必得。

2.1基本原理

    AW的工作原理主要是：采集器使用天線對SAW傳感器傳輸無線電磁波信號，SAW傳感器受到電池波信號后。叉指換能器引發聲表面波，導致聲表面波順著壓電基材表面傳遞到反射區，然后再傳遞回又指換能器，最終由叉指換能器利用天線對采集器發射反向電磁波，采集器最后進行接收。

2.2系統構成

    a站控層。主要是站內監控磁通以及SCADA系統構成，其主要功能為：實現站內、遠程高壓開關柜實時檢測及應用等。

    b間隔層。這是測溫系統的集中服務器。各站內都會設立一臺集中服務器，使用RS485總線的手段，使各個高壓開關柜的溫度采集器相連接，把站內所有開關柜的溫度信息整體分類。并且間隔層還要提供103／104標準通信規約．進而完成與站控層之間的溝通。同時，集中服務器應同時提供24V的電源輸出，以供采集器正常工作。

    c過程層。主要是傳感器以及天線。其中傳感器主要在高壓待測溫點進行安裝，如開關接頭、電纜出線接點以及進線母線接點等。

3 10kV高壓開關柜在線測溫技術的特點

3.1非接觸式的測溫技術的優缺點

    就我國情況而言，在10kV高壓輸電系統中，常用的開關柜就是XGN開關柜以及KYN開關柜。其主要組成是：隔離開關、斷路裝置以及電纜接點等組成，這樣開關柜中容易出現一定的雜物,比如一些灰塵或者堆放的雜物,這些灰塵和雜物直接對開關柜的工作情況產生影響，所以，就要關注這兩種電氣設備內部清潔問題，對雜質以及灰塵等及時進行清理工作，而且要正握其內部的溫濕度，預防潮氣過大，影響其正常運行。目前的XGN開關柜中，一般都在導電的位置做相應的絕緣熱縮處理，簡單來說，在XGN開關柜中，可能進行測溫的部分都用絕緣層進行覆蓋，在這種環境下,導致相關的檢測人員不能在開關柜外對設備的里面開展測溫工作。

3.2測溫裝置要進行高壓絕緣處理

    在10kV高壓開關柜投入使用中，正規電壓額度為10kV，但外部檢測設備不能對其內部開展的測溫工作，所以，就要采用在線測溫的方式，在變電站高壓開關柜中的需要著重注意的溫度點上，配置相應的溫度檢測設備，把相對應的溫度檢測信號接收裝置，安放在開關柜的之外或放置在開關柜表面，不管安置開關柜之外還是外表面，都要使用相應的技術手段，把測溫裝置與接收裝置進行高壓隔離處理，其中需要關注的是，在進行測溫裝置前期安裝的時候，要格外小心，對開關柜內部的電氣元件注意。防止其發生人為損壞，終上所述，測溫裝置的高壓絕緣設定會嚴重影響在線測溫技術的實施。所以．相關的技術人員要注意。

3.3對開關柜內部原有電氣元件要注意

    在10kV高壓開關柜中，一些相應的電氣元件本就比較多，這些電氣元件具有相應的操作原理．同時也具有相應自身屬性．這些電氣設備要根據運行的實際情況，合理的選擇相應的使用方法。在這種情況下，要想保證相應測溫工作正常的運行，在安裝工作中就要注意，開關柜自身的電氣設備元件要保護．避免安裝過程中對其產生損壞，保證其能夠正常的運行，可以發揮出其原有的性能，只有這樣，10kV高壓開關柜的整體運行質量才能得到提高。

3.4適應開關柜內部惡劣的工作環境

    就我國目前情況而言。建設的10kV高壓開關柜比較多，但內部結構大多是全封閉式的金屬結構，開關柜內部與外部是出于隔離狀態的．在開關柜的內部，空氣大多不能正常流通，并且其溫度也相對較高，在工作中，其承擔的電流負荷量通常也比較大，有時變電站也會對其產生一定的電磁干擾，所以環境相對較為惡劣，在這種情況下，要想發揮出在線測溫技術的實際應用效果，我們就要采取一定的科學手段、使用相應的技術措施，對在線測溫技術的抗干擾能力進行提升，并且其負荷能力也要進行提高，進而保障在線測溫數據的完整性和實際性。

4 10kV高壓開關柜在線測溫技術研究現狀

4.1紅外測溫法

    紅外測溫法是非直接接觸測量方法中的典型方法。現在的紅外測溫儀使用起來都很方便，大部分還具備一些擴展功能，比如可以進行拍照以及自動尋找最高溫度點，在現代電力行業中得到非常廣泛的應用。但對于10kV開關柜來說,受到開關柜內部元件及絕緣體的影響，紅外線可能被阻擋，使測溫工作難度，測量結果的精準性不能得到保證，校正進行中也會出現一些麻煩，所以其通用性就較低，只適用于早期的10kV開關柜的測溫工作。

4.2無線測溫法

    無線測溫法是新型的的一種測溫方法。對于這種測溫方法來說，分散式測溫設備直接作用在每個測溫點上，但在溫度信息接收設備設立過程中，設立位置與開關柜要保留一定距離．可以使用無線技術的進行溝通．進而完成高壓的分離與絕緣工作。但是，無限測溫技術也存在一些不足。其中主要問題就是測溫設備穩定性的問題,因為這種裝置使用的大多是電流感應式電源,這種電源能量大小會因為電力荷我的改變發生變化，如果電力荷載變化情況過大，其能量的改變幅度也會特別大，這樣可能會引起測溫裝工作時可能出現斷電的情況。

4.3光纖測溫法

    光纖測溫技術是近年研究開發的測溫技術。其優點是能夠使開關柜內存在的電氣元件在測溫過程中，能夠與檢測設備緊密接觸。隨著光纖的使用，大便利了測溫工作，其對附近的電磁環境具有一定的抵抗力，也避免對開關柜內部機械元件的特性產生損壞，具有在輻射強、電壓高、侵蝕性打以及具有電磁影響等惡劣環境下能夠連續不間斷的進行測溫工作，這是其他測溫技術所不能實現的，所以非常適合10kV高壓開關柜中的測溫工作。

5 安科瑞無線測溫系統介紹與選型

    安科瑞無線測溫監控系統是根據當前無線測溫系統的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前國內外廠家的成功案例，并結合安科瑞多年來的豐富經驗，采用面向對象的分層分布式設計思想，結合自動化技術、計算機技術、網絡技術、通信技術而設計的一款的無線測溫軟件。

5.1 Acrel-2000T無線測溫系統結構

    Acrel-2000T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信（如圖1），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很大地提高。

Acrel-2000T無線測溫監控系統具有遙信、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。

    Acrel-2000T無線測溫監控系統主要特點是開放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主要包括主控模塊、人機界面、圖形組態、數據庫管理系統、通信管理等幾大模塊。

圖1 Acrel-2000T無線測溫系統結構圖

5.2 Acrel-2000T無線測溫系統功能

■實時監測

    Acrel-2000T無線測溫監控軟件人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示各測溫節點的溫度數據及有關故障、告警等信息

■溫度查詢

    溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

    查詢各回路設備運行溫度報表.

■實時報警

    壁掛式無線測溫監控設備具有實時報警功能，設備能夠對溫度越限等事件發出告警。

■設備提供以下凡種告警方式：

    a.彈岀事件報驚窗口.

    b.實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警.

    C.短信吿警，可以向發送吿警信息短信.

■歷史告警査詢

    Acrel-2000T無線測溫監控系統能夠對所有吿警事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統和告警等事件進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

■用戶權限管理

    Acrel-2000T無線測溫監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。

通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

■定值設置

    用于修改高溫定值、超溫定值。

■WEB（可選）

    展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監控、變壓器、通信模塊切換到需要查看的界面。

實時數據曲線可監測各個回路的測點溫度、電壓、電流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。

能耗統計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環比，用電排名。

運維管理\通信狀態顯示監測接入系統設備的通信狀態。

■手機APP（可選）

    設備數據員面顯示各設備的電參量數據、溫度數據以及曲線。

5.3 安科瑞ARTM系列無線測溫終端產品選型

    安科瑞電氣接點無線測溫方案由無線溫度傳感器、收發器、顯示單元組成。溫度傳感器直接安裝于斷路器動觸頭、靜觸頭、電纜接頭、母排等發熱接點，將測溫數據通過無線射頻技術傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統（如圖2）。

圖2 電氣接點在線測溫結構圖

5.3.1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。

5.3.2安科瑞無線收發器

無線測溫收發器共有3種，通過無線射頻方式接收溫度數據。收發器根據不同的傳感器型號進行匹配，同時傳感器的傳輸距離決定接收裝置能否多柜接收。

5.3.3安科瑞顯示終端

    顯示裝置通過RS485連接收發器，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。方便操作人員現場及時查看電氣節點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網通訊的方式在后臺系統查看現場情況。

6 結束語

    隨著新技術的不斷研究與開發，智能化自動變電站中10kV高壓開關柜的安全性也得到了保證．智能化變電站電氣設備狀態也被逐漸應用到工作中，進而，10kV高壓開關柜的在線測溫技術也將更好更快的發展。

【參考文獻】

[1]王小華,蘇彪,榮命哲,等.高壓開關柜在線測溫設備研制[J].高壓電器，2009(02)：45～46.

[2] 蒲偉.淺論智能化變電站lOKV高壓開關柜在線測溫技術.

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.